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Un gène, plusieurs protéines

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Objectifs
  • Comprendre la notion de gène morcelé, intron, exon, séquence codante.
  • Définir la notion d’épissage.
  • Comprendre le principe de l’épissage d’un gène.
  • Comprendre comment un gène peut donner plusieurs protéines (principe de l’épissage alternatif).
Points clés

Le génome ne comprend qu’une faible proportion de séquences codant pour des protéines. Les gènes eucaryotes sont constitués d'une alternance d’exons (séquences codantes) et d’introns (séquences non codantes).

Ces derniers sont éliminés au moment de l’épissage des ARN prémessagers. Un même ARN prémessager peut subir des épissages différents. On parle d’épissage alternatif ce qui conduira à partir d’une même séquence à plusieurs combinaisons possibles d’exons.

Ce phénomène permet d’expliquer comment à partir d’un gène plusieurs protéines peuvent être produites qui auront des portions de séquences communes mais des fonctions différentes.

Pour bien comprendre
  • Le lien entre ADN et protéine.
  • La transcription.
1. Organisation des gènes

Le gène est l’unité de base de l’information génétique. Chaque gène est caractérisé par une séquence nucléotidique propre. Le premier triplet du gène est toujours ATG, il est appelé codon-initiateur. C’est au niveau de ce codon que débute la transcription par l’ARN polymérase. La fin des gènes est repérable par un codon-stop (TAA, TAG ou TGA). Ils conduisent au décrochage de l’ARN polymérase.

En amont de chaque gène, on trouve un promoteur. Il joue un rôle essentiel dans la fixation de l’ARN polymérase. Il est le plus souvent associé à d’autres séquences dites régulatrices sur lesquelles vont venir se fixer des facteurs de transcription capables d’interagir avec l’ARN polymérase pour activer ou inhiber son activité.


Organisation d'un gène

Le génome humain ne possède que 1,5 % de séquences codantes, c’est-à-dire de séquences permettant la production de protéines. Il compte seulement 20 000 gènes mais permet la production de plus d’un million de protéines différentes.

Cette production d’une grande variété de protéines à partir d’un nombre limité de gènes est possible car les gènes sont morcelés. Ils sont constitués de régions appelées exons qui alternent avec des régions appelées introns. Les exons correspondent à la séquence codante du gène et les introns à la séquence non codante.

2. L’épissage des gènes

Au cours de l’épissage, les introns sont éliminés de la séquence ARN. Un même ARN prémessager peut subir des épissages différents. Ainsi, il pourra donner naissance à différents ARNm qui seront traduits en une grande variété de protéines. On parle d’épissage alternatif.

L’épissage a lieu dans le noyau de la cellule. Il concerne les ARNs prémessagers issus de la transcription. L’épissage concerne au moins 95 % de ces transcrits primaires. C’est une étape indispensable à l’exportation des ARNm dans le cytoplasme où ils seront traduits en protéines.


L'épissage

Ainsi, les protéines résultent d’une combinaison d’exons pouvant être issus d’un même ARN prémessager. Elles peuvent ainsi partager des séquences communes.

Par ce processus, on aboutit donc à une variété de protéines qui même si elles possèdent des domaines fonctionnels communs pourront présenter des structures différentes et donc des fonctions différentes. L’épissage des gènes est un mécanisme qui ne concerne que les gènes eucaryotes.

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