Quel est le processus de synthèse des protéines?
Le processus de synthèse des protéines se déroule en deux étapes principales conduites par des enzymes à l'intérieur d'une cellule. Tout d'abord, l'acide désoxyribonucléique (ADN) est transcrit en acide ribonucléique (ARN) avec l'enzyme ARN polymérase. Deuxièmement, l'ARN est ensuite traduit en une molécule de protéine par les ribosomes dans la cellule. La transcription de l'ADN et la traduction de l'ARN sont les étapes clés du processus central de la biosynthèse des protéines.
La transcription est la première étape du processus de synthèse des protéines et elle est généralement initiée par diverses molécules de signalisation dans le noyau de la cellule. Pour commencer, l'enzyme ADN hélicase décompresse les deux brins d'ADN et expose le brin matrice qui codera pour l'ARN qui sera transcrit. Ensuite, l'enzyme ARN polymérase se lie au brin matrice en se déplaçant le long de celui-ci et en synthétisant un brin d'ARN messager (ARNm) complémentaire du brin matrice d'ADN. Chaque nucléotide unique d'ADN codera pour un nucléotide d'ARN à ajouter au brin d'ARNm.
Dans les cellules eucaryotes, l'ARNm sera généralement modifié après sa fabrication. Cette étape du processus de synthèse des protéines implique l’ajout d’un bouchon à l’avant, généralement un nucléotide guanine méthylé, et d’une queue poly-adénine (queue poly-A) à l’arrière. L'ARNm sera également épissé, car les enzymes de la cellule suppriment tout segment d'ARNm qui n'est pas directement impliqué dans le codage de la protéine cible. Ces segments sont appelés introns, tandis que les segments impliqués dans le codage de la protéine sont appelés exons.
L'étape suivante du processus de synthèse des protéines est la traduction, dans laquelle l'ARN code pour des acides aminés spécifiques. Ce processus est catalysé à l'extérieur du noyau par des ribosomes, de petites organites constituées d'ARN ribosomal (ARNr) et de protéines. Les ribosomes se lient à la fois au brin d'ARNm et aux acides aminés qui composeront la protéine finale. Chaque ensemble de trois nucléotides d'ARNm codera pour un acide aminé spécifique. Les ribosomes voyagent le long du brin d'ARNm, ajoutant un acide aminé à la fois, jusqu'à atteindre la queue poly-A et terminer la traduction de la protéine.
Parfois, le processus de synthèse des protéines implique des étapes supplémentaires après la création du polypeptide. Les protéines peuvent commencer à se replier dans leur structure native, ou la conformation tridimensionnelle la plus stable, avec des interactions hydrophobes. Comme la cellule est un environnement aqueux ou à base d’eau, elle est assez polaire et les acides aminés hydrophobes se rassemblent pour éviter d’être exposés à cet environnement. Ce groupement intérieur de résidus hydrophobes donne à la protéine plus de stabilité énergétique et l’aide à se replier.
Fréquemment, les protéines ne peuvent pas se replier d'elles-mêmes dans leur structure native. Dans ce cas, ils ont besoin de l'aide d'une chaperonine, une enzyme protéique qui se lie au polypeptide nouvellement synthétisé et le replie pour lui donner la forme appropriée. Les chaperonines et d'autres enzymes peuvent également réparer les protéines dénaturées, mal repliées ou endommagées.