Transcription et traduction

L'évolution, ou le changement d'espèces au fil du temps, est dictée par le processus de sélection naturelle. Pour que la sélection naturelle fonctionne, les individus au sein d'une population d'une espèce doivent avoir des différences dans les traits qu'ils expriment. Les individus possédant les caractéristiques souhaitables et pour leur environnement survivront assez longtemps pour se reproduire et transmettre les gènes qui codent pour ces caractéristiques à leur progéniture.

Les individus jugés «impropres» à leur environnement mourront avant de pouvoir transmettre ces gènes indésirables à la génération suivante. Au fil du temps, seuls les gènes codant pour l'adaptation souhaitable seront trouvés dans le pool génétique.

La disponibilité de ces caractères dépend de l'expression des gènes.

L'expression des gènes est rendue possible par les protéines produites par les cellules pendant et pendant la traduction. Étant donné que les gènes sont codés dans l'ADN et que l'ADN est transcrit et traduit en protéines, l'expression des gènes est contrôlée par les parties de l'ADN qui sont copiées et transformées en protéines..

Transcription

La première étape de l'expression des gènes est appelée transcription. La transcription est la création d'une molécule d'ARN messager qui est le complément d'un seul brin d'ADN. Les nucléotides d'ARN flottant librement sont adaptés à l'ADN en suivant les règles d'appariement des bases. Dans la transcription, l'adénine est associée à l'uracile dans l'ARN et la guanine est associée à la cytosine. La molécule d'ARN polymérase place la séquence nucléotidique d'ARN messager dans le bon ordre et les lie ensemble.

C'est également l'enzyme qui est chargée de vérifier les erreurs ou les mutations dans la séquence.

Après la transcription, la molécule d'ARN messager est traitée par un processus appelé épissage d'ARN. Les parties de l'ARN messager qui ne codent pas pour la protéine à exprimer sont découpées et les morceaux sont épissés ensemble.

Des capuchons et des queues de protection supplémentaires sont également ajoutés à l'ARN messager à ce moment. L'épissage alternatif peut être fait à l'ARN pour faire un seul brin d'ARN messager capable de produire de nombreux gènes différents. Les scientifiques pensent que c'est ainsi que les adaptations peuvent se produire sans que des mutations ne se produisent au niveau moléculaire.

Maintenant que l'ARN messager est entièrement traité, il peut quitter le noyau à travers les pores nucléaires de l'enveloppe nucléaire et se diriger vers le cytoplasme où il rencontrera un ribosome et subira une traduction. Cette deuxième partie de l'expression génique est le lieu où le polypeptide réel qui deviendra éventuellement la protéine exprimée est fabriqué.

En traduction, l'ARN messager est pris en sandwich entre les grandes et petites sous-unités du ribosome. L'ARN de transfert apportera l'acide aminé correct au ribosome et au complexe d'ARN messager. L'ARN de transfert reconnaît le codon d'ARN messager, ou séquence de trois nucléotides, en faisant correspondre son propre complément anit-codon et en se liant au brin d'ARN messager. Le ribosome se déplace pour permettre à un autre ARN de transfert de se lier et les acides aminés de ces ARN de transfert créent une liaison peptidique entre eux et rompent la liaison entre l'acide aminé et l'ARN de transfert. Le ribosome se déplace à nouveau et l'ARN de transfert maintenant libre peut aller trouver un autre acide aminé et être réutilisé.

Ce processus se poursuit jusqu'à ce que le ribosome atteigne un codon «stop» et à ce stade, la chaîne polypeptidique et l'ARN messager sont libérés du ribosome. Le ribosome et l'ARN messager peuvent être utilisés à nouveau pour une traduction ultérieure et la chaîne polypeptidique peut s'éteindre pour un traitement supplémentaire à transformer en protéine.

La vitesse à laquelle la transcription et la traduction se produisent déterminent l'évolution, ainsi que l'épissage alternatif choisi de l'ARN messager. Au fur et à mesure que de nouveaux gènes sont exprimés et fréquemment exprimés, de nouvelles protéines sont fabriquées et de nouvelles adaptations et caractéristiques peuvent être observées chez l'espèce. La sélection naturelle peut alors travailler sur ces différentes variantes et l'espèce devient plus forte et survit plus longtemps.

Traduction

La deuxième étape majeure de l'expression des gènes s'appelle la traduction. Après que l'ARN messager a fait un brin complémentaire à un seul brin d'ADN en transcription, il est ensuite traité pendant l'épissage de l'ARN et est ensuite prêt pour la traduction. Étant donné que le processus de traduction se produit dans le cytoplasme de la cellule, elle doit d'abord sortir du noyau à travers les pores nucléaires et pénétrer dans le cytoplasme où elle rencontrera les ribosomes nécessaires à la traduction..

Les ribosomes sont des organites d'une cellule qui aident à assembler les protéines. Les ribosomes sont constitués d'ARN ribosomique et peuvent être flottant librement dans le cytoplasme ou liés au réticulum endoplasmique, ce qui en fait un réticulum endoplasmique rugueux. Un ribosome a deux sous-unités - une sous-unité supérieure plus grande et la sous-unité inférieure plus petite.

Un brin d'ARN messager est maintenu entre les deux sous-unités au cours du processus de traduction.

La sous-unité supérieure du ribosome a trois sites de liaison appelés les sites "A", "P" et "E". Ces sites se trouvent au-dessus du codon d'ARN messager, ou d'une séquence de trois nucléotides qui code pour un acide aminé. Les acides aminés sont apportés au ribosome en tant que fixation à une molécule d'ARN de transfert. L'ARN de transfert a un anti-codon, ou un complément du codon d'ARN messager, à une extrémité et un acide aminé que le codon spécifie à l'autre extrémité. L'ARN de transfert s'intègre dans les sites "A", "P" et "E" lorsque la chaîne polypeptidique est construite.

Le premier arrêt pour l'ARN de transfert est un site «A». Le «A» signifie aminoacyl-ARNt, ou une molécule d'ARN de transfert qui a un acide aminé qui lui est attaché.

C'est là que l'anti-codon sur l'ARN de transfert rencontre le codon sur l'ARN messager et s'y lie. Le ribosome se déplace alors vers le bas et l'ARN de transfert est maintenant dans le site "P" du ribosome. Le «P» dans ce cas représente le peptidyl-ARNt. Dans le site "P", l'acide aminé de l'ARN de transfert est attaché via une liaison peptidique à la chaîne croissante d'acides aminés formant un polypeptide.

À ce stade, l'acide aminé n'est plus attaché à l'ARN de transfert. Une fois la liaison terminée, le ribosome descend à nouveau et l'ARN de transfert est maintenant dans le site «E», ou le site de «sortie» et l'ARN de transfert quitte le ribosome et peut trouver un acide aminé flottant libre et être réutilisé.

Une fois que le ribosome atteint le codon d'arrêt et que l'acide aminé final a été attaché à la longue chaîne polypeptidique, les sous-unités du ribosome se séparent et le brin d'ARN messager est libéré avec le polypeptide. L'ARN messager peut alors à nouveau subir une traduction si plusieurs chaînes polypeptidiques sont nécessaires. Le ribosome est également libre d'être réutilisé. La chaîne polypeptidique peut ensuite être associée à d'autres polypeptides pour créer une protéine pleinement fonctionnelle.

Le taux de traduction et la quantité de polypeptides créés peuvent conduire à l'évolution. Si un brin d'ARN messager n'est pas traduit immédiatement, alors sa protéine qu'il code ne sera pas exprimée et peut changer la structure ou la fonction d'un individu. Par conséquent, si de nombreuses protéines différentes sont traduites et exprimées, une espèce peut évoluer en exprimant de nouveaux gènes qui n'étaient peut-être pas disponibles dans le pool génétique avant.

De même, si an n'est pas favorable, il peut faire en sorte que le gène cesse d'être exprimé. Cette inhibition du gène peut se produire en ne transcrivant pas la région d'ADN qui code pour la protéine, ou elle peut se produire en ne traduisant pas l'ARN messager qui a été créé pendant la transcription.