Modification post-transcriptionnelle - Post-transcriptional modification
La modification post-transcriptionnelle ou la modification co-transcriptionnelle est un ensemble de processus biologiques communs à la plupart des cellules eucaryotes par lequel un transcrit primaire d' ARN est chimiquement modifié après la transcription d'un gène pour produire une molécule d'ARN mature et fonctionnelle qui peut ensuite quitter le noyau et effectuer l'une des différentes fonctions de la cellule. Il existe de nombreux types de modifications post-transcriptionnelles réalisées grâce à une classe diversifiée de mécanismes moléculaires.
Un exemple est la conversion de transcrits d' ARN messager précurseur en ARN messager mature qui est par la suite capable d'être traduit en protéine . Ce processus comprend trois étapes majeures qui modifient de manière significative la structure chimique de la molécule d'ARN: l'ajout d'un capuchon 5 ' , l'ajout d'une queue polyadénylée 3' et l'épissage de l'ARN . Un tel traitement est vital pour la traduction correcte des génomes eucaryotes car l'ARNm précurseur initial produit par transcription contient souvent à la fois des exons (séquences codantes) et des introns (séquences non codantes); l'épissage supprime les introns et relie directement les exons, tandis que le capuchon et la queue facilitent le transport de l'ARNm vers un ribosome et le protègent de la dégradation moléculaire.
Des modifications post-transcriptionnelles peuvent également se produire pendant le traitement d'autres transcrits qui deviennent finalement de l' ARN de transfert , de l'ARN ribosomal ou l'un quelconque des autres types d'ARN utilisés par la cellule.
Traitement de l'ARNm
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La molécule de pré-ARNm subit trois modifications principales. Ces modifications sont le coiffage en 5 ' , la polyadénylation en 3' et l'épissage d'ARN , qui se produisent dans le noyau cellulaire avant que l'ARN ne soit traduit .
Traitement 5 '
Plafonnement
Le coiffage du pré-ARNm implique l'ajout de 7-méthylguanosine (m 7 G) à l'extrémité 5 '. Pour y parvenir, le phosphate 5 'terminal nécessite une élimination, qui se fait à l'aide d'une enzyme phosphatase . L'enzyme guanosyl transférase catalyse alors la réaction, qui produit l' extrémité diphosphate 5 '. L'extrémité diphosphate 5 'attaque alors l'atome alpha de phosphore d'une molécule de GTP afin d'ajouter le résidu guanine dans une liaison triphosphate 5'5'. L'enzyme (guanine- N 7 -) - méthyltransférase ("cap MTase") transfère un groupe méthyle de la S-adénosyl méthionine au cycle guanine. Ce type de capuchon, avec juste le (m 7 G) en position, est appelé une structure cap 0. Le ribose du nucléotide adjacent peut également être méthylé pour donner un cap 1. La méthylation des nucléotides en aval de la molécule d'ARN produit des structures cap 2, cap 3 et ainsi de suite. Dans ces cas, les groupes méthyle sont ajoutés aux groupes 2 'OH du sucre ribose. Le capuchon protège l'extrémité 5 'du transcrit d'ARN primaire d'une attaque par des ribonucléases qui ont une spécificité pour les liaisons phosphodiester 3'5' .
Traitement 3 '
Clivage et polyadénylation
Le traitement pré-ARNm à l'extrémité 3 'de la molécule d'ARN implique le clivage de son extrémité 3' et ensuite l'addition d'environ 250 résidus adénine pour former une queue poly (A) . Les réactions de clivage et d'adénylation se produisent principalement si une séquence signal de polyadénylation (5'-AAUAAA-3 ') est située près de l'extrémité 3' de la molécule de pré-ARNm, qui est suivie d'une autre séquence, qui est généralement (5'-CA -3 ') et est le site de clivage. Une séquence riche en GU est également généralement présente plus en aval sur la molécule de pré-ARNm. Plus récemment, il a été démontré que des séquences signal alternatives telles que UGUA en amont du site de clivage peuvent également diriger le clivage et la polyadénylation en l'absence du signal AAUAAA. Il est important de comprendre que ces deux signaux ne sont pas mutuellement indépendants et coexistent souvent. Après la synthèse des éléments de séquence, plusieurs protéines multi-sous-unités sont transférées vers la molécule d'ARN. Le transfert de ces protéines de liaison spécifiques à la séquence, le clivage et le facteur de spécificité de polyadénylation (CPSF), le facteur de clivage I (CF I) et le facteur de stimulation de clivage (CStF) se produit à partir de l' ARN polymérase II . Les trois facteurs se lient aux éléments de séquence. Le signal AAUAAA est directement lié par CPSF. Pour les sites de traitement dépendant de l'UGUA, la liaison du complexe multiprotéique est effectuée par le facteur de clivage I (CF I). Le complexe protéique résultant formé contient des facteurs de clivage supplémentaires et l'enzyme polyadénylate polymérase (PAP). Ce complexe clive l'ARN entre la séquence de polyadénylation et la séquence riche en GU au site de clivage marqué par les séquences (5'-CA-3 '). La poly (A) polymérase ajoute ensuite environ 200 unités adénine à la nouvelle extrémité 3 'de la molécule d'ARN en utilisant l' ATP comme précurseur. Lorsque la queue poly (A) est synthétisée, elle se lie à de multiples copies de la protéine de liaison poly (A) , qui protège l'extrémité 3 'de la digestion par ribonucléase par des enzymes, y compris le complexe CCR4-Not .
Épissage des introns
L'épissage de l'ARN est le processus par lequel les introns , régions d'ARN qui ne codent pas pour les protéines, sont éliminés du pré-ARNm et les exons restants sont connectés pour reformer une seule molécule continue. Les exons sont des sections d'ARNm qui deviennent «exprimées» ou traduites en protéine. Ce sont les parties codantes d'une molécule d'ARNm. Bien que la plupart des épissages d'ARN se produisent après la synthèse complète et le coiffage terminal du pré-ARNm, les transcrits avec de nombreux exons peuvent être épissés par co-transcription. La réaction d'épissage est catalysée par un grand complexe protéique appelé le spliceosome assemblé à partir de protéines et de petites molécules d' ARN nucléaire qui reconnaissent les sites d'épissage dans la séquence pré-ARNm. De nombreux pré-ARNm, y compris ceux codant pour des anticorps , peuvent être épissés de multiples manières pour produire différents ARNm matures qui codent pour différentes séquences protéiques . Ce processus est connu sous le nom d' épissage alternatif et permet la production d'une grande variété de protéines à partir d'une quantité limitée d'ADN.
Traitement de l'ARNm d'histone
Les histones H2A, H2B, H3 et H4 forment le noyau d'un nucléosome et sont donc appelées histones de noyau . Le traitement des histones de noyau est effectué différemment parce que l'ARNm d'histone typique manque de plusieurs caractéristiques d'autres ARNm eucaryotes, tels que la queue poly (A) et les introns. Ainsi, ces ARNm ne subissent pas d'épissage et leur traitement en 3 'est effectué indépendamment de la plupart des facteurs de clivage et de polyadénylation. Les ARNm d'histone de base ont une structure tige-boucle spéciale à l'extrémité 3-prime qui est reconnue par une protéine de liaison tige-boucle et une séquence en aval, appelée élément en aval d'histone (HDE) qui recrute U7 snRNA . Le facteur de spécificité 73 de clivage et de polyadénylation coupe l'ARNm entre la tige-boucle et le HDE
Les variants d'histone, tels que H2A.Z ou H3.3, cependant, ont des introns et sont traités comme des ARNm normaux, y compris l'épissage et la polyadénylation.
Voir également
Références
Lectures complémentaires
- Post-transcriptionnel + ARN + Modification à la US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)