L'épissage représente un processus crucial lors de la transcription dans le noyau des eucaryotes, dans lequel l'ARNm mature émerge du pré-ARNm. Dans ce processus, les introns qui sont toujours présents dans le pré-ARNm après la transcription sont éliminés, et les exons restants sont combinés pour former l'ARNm final.
Qu'est-ce que l'épissage?
Le premier pas dans gène l'expression s'appelle la transcription. Dans ce processus, l'ARN est synthétisé, en utilisant l'ADN comme matrice. Le dogme central de la biologie moléculaire est que le flux d'informations génétiques va de l'ADN porteur d'information à l'ARN et à la protéine. La première étape gène l'expression est la transcription. Dans ce processus, l'ARN est synthétisé, en utilisant l'ADN comme matrice. L'ADN est le vecteur de l'information génétique, qui y est stockée à l'aide d'un code composé des quatre base adénine, thymine, guanine et cytosine. Au cours de la transcription, le complexe protéine ARN polymérase lit la séquence de base de l'ADN et produit l '«ARN pré-messager» correspondant (en abrégé pré-ARNm). Dans ce processus, l'uracile est toujours inséré à la place de la thymine. Les gènes sont composés d'exons et d'introns. Les exons sont les parties du matériel génétique qui codent réellement les informations génétiques. Les introns, en revanche, représentent des sections non codantes dans un gène. Les gènes stockés sur l'ADN sont ainsi entrecoupés de longs segments qui ne correspondent pas à acides aminés dans la dernière protéine et ne contribuent pas à la traduction. Un gène peut avoir jusqu'à 60 introns, avec des longueurs comprises entre 35 et 100,000 XNUMX nucléotides. En moyenne, ces introns sont dix fois plus longs que les exons. Le pré-ARNm formé dans la première étape de la transcription, également souvent appelé ARNm immature, contient toujours à la fois des exons et des introns. C'est là que commence le processus d'épissage. Les introns doivent être éliminés du pré-ARNm et les exons restants doivent être liés ensemble. Ce n'est qu'alors que l'ARNm mature peut quitter le noyau et initier la traduction. L'épissage est principalement réalisé à l'aide du spliceosome. Celui-ci est composé de cinq snRNP (petites particules de ribonucléoprotéine nucléaire). Chacun de ces snRNP est constitué d'un snRNA et protéines. Quelques autres protéines qui ne font pas partie des snRNP font également partie du spliceosome. Les spliceosomes sont divisés en spliceosome majeur et mineur. Le spliceosome majeur traite plus de 95% de tous les introns humains, et le spliceosome mineur gère principalement les introns ATAC. Pour avoir expliqué l'épissage, Richard John Roberts et Phillip A. Sharp ont reçu le prix Nobel de médecine en 1993. Pour leurs recherches sur l'épissage alternatif et l'action catalytique de l'ARN, Thomas R. Cech et Sidney Altman ont reçu le prix Nobel de chimie en 1989. .
Fonction et tâche
Au cours du processus d'épissage, le spliceosome se forme à nouveau à chaque fois à partir de ses parties individuelles. Chez les mammifères, snRNP U1 s'attache d'abord au site d'épissage 5'et initie la formation du reste du spliceosome. Le snRNP U2 se lie au site de branchement de l'intron. Suite à cela, le tri-snRNP se lie également. Le spliceosome catalyse la réaction d'épissage par deux transestérifications successives. Dans la première partie de la réaction, un oxygène atome du groupe 2′-OH d'un adénosine à partir de la «séquence de points de branchement» (BPS) attaque un phosphore atome d'une liaison phosphodiester dans le site d'épissage 5'. Cela libère l'exon 5'et l'intron circule. le oxygène l'atome du groupe 3'-OH maintenant libre de l'exon 5'se lie maintenant au site d'épissage 3', reliant les deux exons et libérant l'intron. L'intron est ainsi amené dans une conformation en forme de schligen, appelée lariat, qui est ensuite dégradée. En revanche, les épissosomes ne jouent aucun rôle dans l'épissage autocatalytique (auto-épissage). Ici, les introns sont exclus de la traduction par la structure secondaire de l'ARN lui-même. L'épissage enzymatique de l'ARNt (ARN de transfert) se produit chez les eucaryotes et les archées, mais pas chez les les bactéries. Le processus d'épissage doit se produire avec une précision extrême exactement à la limite exon-intron, car une déviation d'un seul nucléotide serait conduire au codage incorrect de acides aminés et donc à la formation de complètement différents protéines. L'épissage d'un pré-ARNm peut varier en raison des influences environnementales ou du type de tissu. Cela signifie que différentes protéines peuvent être formées à partir de la même séquence d'ADN et donc du même pré-ARNm. Ce processus est appelé épissage alternatif. Une cellule humaine contient environ 20,000 30 gènes, mais est capable de former plusieurs centaines de milliers de protéines grâce à un épissage alternatif. Environ XNUMX% de tous les gènes humains présentent un épissage alternatif. L'épissage a joué un rôle majeur au cours de l'évolution. Les exons codent souvent pour des domaines uniques de protéines, qui peuvent être combinés de diverses manières. Cela signifie qu'une grande variété de protéines avec des fonctions entièrement différentes peut être générée à partir de seulement quelques exons. Ce processus est appelé exon-shuffling.
Maladies et troubles
Certaines maladies héréditaires peuvent survenir en association étroite avec l'épissage. Les mutations dans les introns non codants ne conduire aux défauts de formation des protéines. Cependant, si une mutation se produit dans une partie d'un intron qui est importante pour la régulation de l'épissage, cela peut conduire à un épissage défectueux du pré-ARNm. L'ARNm mature résultant code alors pour des protéines défectueuses ou, dans le pire des cas, délétères. C'est le cas, par exemple, de certains types de bêtathalassémie, un héréditaire anémie. D'autres représentants de maladies qui surviennent de cette manière comprennent le syndrome d'Ehlers-Danlos (EDS) type II et atrophie musculaire spinale.
