Étapes d'épissage d'ARN : analyse détaillée et faits

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L'épissage est le processus de conversion de l'ARN hétéronucléaire en ARN messager dans le dogme central eucaryote.

L'épissage de l'ARN est un mécanisme dans lequel l'information génétique est modifiée sous forme d'ARN au cours de l'expression des gènes eucaryotes. Le processus est appelé traitement post-transcriptionnel, c'est-à-dire qu'il fait partie de la transcription de l'ARN à partir du gène.

L'explication de la transmission de l'information génétique à l'intérieur d'un système biologique est au cœur de la biologie moléculaire. Bien que ce ne soit pas sa signification originale, il est parfois formulé comme « L'ADN produit de l'ARN et l'ARN fabrique des protéines. C'est le mécanisme de base du dogme central.

De manière simpliste, cela signifie la conversion de l'ADN (gène) en ARN aux protéines via transcription et traductions et se produit à la fois chez les procaryotes et les eucaryotes. Le Épissage d'ARN les étapes sont décrites ci-dessous.

Définition de l'épissage d'ARN :

En biologie moléculaire, l'ARN épissage est l'un des processus impliqués dans la conversion d'un précurseur d'ARNm en un ARNm mature. Cela se fait en supprimant les introns ou les gènes non codants dans le pré-ARNm ou le hnARN et en joignant uniquement les gènes codants ou les exons pour former la chaîne d'ARNm.

Pour les gènes codés dans le noyau comme chez les eucaryotes, l'épissage se produit immédiatement après la transcription et est appelé processus post-transcriptionnel.

Mécanisme d'épissage de l'ARN :

Le processus d'épissage se déroule en plusieurs étapes. Les étapes d'épissage d'ARN sont :

  • Step1: Formation et activation de différents complexes de splicéosomes
  • Step2: Trouver les points de départ et d'arrivée des introns et les supprimer
  • Step3: Joindre les exons ensemble.
étapes d'épissage d'arn
Une illustration montrant les étapes d'épissage d'ARN
Image: Wikipédia

La formation du spliceosome et la localisation des introns par le spliceosome et leur coupure se produisent simultanément dans la même étape, suivie de la jonction des exons.

FORMATION DU SPLICEOSOME :

L'épissage dans l'ARNhn est initié par le spliceosome, un grand complexe ARN-protéine composé de cinq petites ribonucléoprotéines nucléaires (snRNP). Le spliceosome est assemblé et activé lors de la transcription du hnARN. Les composants ARN des SnRNP interagissent avec l'intron et jouent un rôle dans la catalyse. Il existe deux types de spliceosomes (majeur et mineur) qui contiennent divers snRNP.

Dans ce processus, 2 types de spliceosomes sont produits - le splicéosome majeur et par spliceosome mineur. Ces deux types de les spliceosomes ont des fonctions nettement différentes.

RECONNAISSANCE DES SITES INTRON :

Splicéosome majeur :

Le spliceosome majeur épisse les introns avec la séquence G (guanine) U (uracile) au site d'épissage 5 'et la séquence A (adénine) G (guanine) au site d'épissage 3 '. Il est actif dans le noyau et est composé des 6 snRNPs-U1, U2, U4, U5 et U6. La formation de spliceosome nécessite également plusieurs protéines, notamment le facteur auxiliaire 2 du petit ARN nucléaire U1 (U2AF35), U2AF2 (U2AF65) et SF1 (facteur d'épissage 1). Au cours du processus d'épissage de l'ARN, plusieurs complexes aux fonctions diverses sont produits par le spliceosome, notamment :

Intron Miguelferig 1
Image montrant la séquence d'intron entre les exons
Image: Wikipédia

Complexe E :

  • U1 snRNP va et se lie à la séquence GU dans le site d'épissage 5′ d'un intron
  • Le facteur d'épissage 1 (SF1) se lie à la même séquence de points de ramification de l'intron ;
  • U2AF1 se lie au site d'épissage présent à l'extrémité 3' de l'intron ;
  •  U2AF2 va se lier au tractus polypyrimidique ;

Complexe A (complexe pré-spliceosome)

  • Le snRNP U2 se fixe à la séquence de points de ramification et déplace le facteur d'épissage 1, provoquant l'hydrolyse de l'ATP.

Complexe B

  • Trois snRNP-U5, U4 et U6 se lient pour former un complexe trimérique, où le snRNP U5 se lie aux exons au niveau du site 5 'tandis que U6 se lie à U2.

Complexe B*:

  • Le complexe U1 snRNP est libéré. Après que les positions de l'U5 se soient déplacées de l'exon vers l'intron, l'U6 va se lier au site d'épissage 5' qui était précédemment occupé par l'U5.

Complexe C (splicéosome catalytique):

  • Le snRNP U4 est libéré. ​​En même temps, U6/U2 catalyse la transestérification (échange du groupe organique R" d'une molécule d'ester avec le groupe organique R' d'une molécule d'alcool).
  • L'extrémité 5 'de l'intron fait le tour pour se lier à l'adénine sur elle-même, formant un lariat ; l'U5 se lie à l'exon au site d'épissage 3 'et le site 5' est clivé, formant le lariat ; et l'U5 se lie à l'exon au site d'épissage 3 ', provoquant la formation du lariat.

L'épissage canonique, également connu sous le nom de route du lariat, est le type d'épissage le plus courant qui se produit dans la nature. Il représente plus de 99% de tous les épissages qui se produisent dans toutes les variétés d'ARN.

Lorsque les séquences flanquant sur les côtés de l'intron n'obéissent pas à la règle GU-AG (GuanineUracil-GuanineAdénine), on parle d'épissage non canonique.

Spliceosome mineur
Image comparant l'épissage entre le spliceosome majeur et mineur
Image: Wikipédia

Spliceosome mineur :

La fonction du spliceosome mineur est assez similaire à celle du spliceosome majeur, mais il sépare des introns rares avec des séquences de sites d'épissage distinctes. Alors que le snRNP U5 est similaire dans les spliceosomes mineurs et majeurs, le spliceosome mineur possède des snRNP distincts mais fonctionnellement analogues pour U1, U2, U4 et U6, connus respectivement sous les noms de U11, U12, U4atac et U6atac.

RACCORDEMENT DES EXONS :

Il s'agit du Complexe C* qui est un complexe post-spliceosomal. La dernière étape de l'épissage constitue le clivage du site 3' et la contention des exons utilisant l'hydrolyse de l'ATP, tandis que U2/U5/U6 restent attachés au lariat. Le ARN épissé, le lariat et les snRNPs sont tous libérés et détruits avant d'être recyclés.

Et par conséquent, nous obtenons un ARNm exempt d'introns et ne constituant que des introns codants coiffés et terminés respectivement aux extrémités 5 'et 3'.

Que se passe-t-il dans l'épissage de l'ARN?

Le premier ARN transcrit à partir de la matrice d'ADN d'un gène doit être traité avant de devenir un ARN messager (ARNm) mature qui peut contrôler la synthèse des protéines dans la plupart des gènes eucaryotes (et certains gènes procaryotes).

La plupart des gènes eucaryotes (ainsi que certains gènes procaryotes) nécessitent un traitement avant que l'ARN pré-messager ne soit converti en un ARN messager mature (ARNm) qui peut réellement être utilisé pour synthétiser des protéines.

1920px Cycle de balle Spliceosome nouveau2
Illustration du cycle du splicéosome
Image: Wikipédia

Le traitement de l'ARNhn en ARNm mature nécessite 3 étapes au total :

  • Ajout de 7-méthyl guanosine à l'extrémité 5'
  • Coupe du bout 3' et ajout d'un 200 "A" nucléotide queue par une enzyme appelée Poly A Polymerase.
  • Épissage des introns.

Nous voyons donc que l'épissage n'est qu'une des étapes du traitement post-transcriptionnel de l'ARN.

Comment fonctionne l'épissage d'ARN?

Le mécanisme biochimique de l'épissage a fait l'objet de recherches dans diverses situations et est maintenant assez bien décrit.

Les introns sont éliminés des transcrits principaux par clivage au niveau des sites d'épissage, qui sont des séquences conservées. Les introns ont ces emplacements aux extrémités 5' et 3''. La séquence d'ARN la plus typiquement délétée commence par le dinucléotide GU à l'extrémité 5' et se termine par AG à l'extrémité 3'.

Même si un seul nucléotide est altéré, il peut inhiber tout le processus d'épissage ; il est donc important de conserver la séquence nucléotidique consensus. Une autre région importante se trouve au point de branchement, qui peut être trouvé n'importe où entre 18 et 40 nucléotides en amont de l'extrémité 3' d'un intron. L'adénine au point de ramification est toujours présente, tandis que le reste de la séquence est plutôt faiblement conservé.

L'épissage s'effectue en plusieurs phases, avec de minuscules ribonucléoprotéines nucléaires jouant le rôle de catalyseurs (snRNPs, communément appelées "grignote).

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