L'ARN est l'acronyme pour l'acide ribonuclétique. L'ARN est présent dans la cellule sous plusieurs formes comprenant l'ARN de messager (ADN messagère), l'ARN de transfert (tRNA), et l'ARN ribosomal (rRNA). 3 bases dans une ADN messagère ordonnancent chacune encodent les acides aminés, qui quand la synthèse l'en tandem avec 3 autres codes ou triplets de base peut former des protéines.
Des acides nucléiques ont été découverts au commencement du pus dans les blessures ouvertes (riches aux noyaux) 1868 ou 1869 par Johann Friedrich Miescher (1844-1895), il a appelé le « nuclein » matériel pendant qu'on le trouvait au noyau.
Nuclein plus tard est devenu notoire en tant qu'acide nucléique après que Miescher ait séparé des nucleins dans une protéine et une molécule acide en 1874.
On l'a découvert plus tard que les cellules procaryotiques, qui n'ont pas un noyau, contiennent également les acides nucléiques.
On avait suspecté le rôle de l'ARN dans la synthèse de protéine depuis 1939, basé sur des expériences effectuées par Torbjörn Oskar Caspersson&Torbjörn Caspersson, Jean Brachet et Jack Schultz.
Hubert Chantrenne a élucidé le rôle de messager joué par RNA (également appelé l'ADN messagère) dans la synthèse des protéines dans le ribosome.
ARN avec ses bases azotées vers la gauche et ADN vers la droite.
L'ARN est un polymère avec un circuit principal de ribose et de phosphate et quatre bases différentes : adénine, guanine, cytosine, et uracile. Les trois premiers sont identiques que ceux trouvés en ADN, mais en ARN le thymine est remplacé par l'uracile comme base complémentaire à l'adénine. Cette base est également une pyrimidine et est très semblable au thymine. L'uracile est énergétiquement moins cher de produire que le thymine, qui peut expliquer son utilisation en ARN. En ADN, cependant, l'uracile est aisément produit par dégradation chimique de cytosine, ainsi avoir le thymine comme base normale dépanne la détection et de telles mutations naissantes plus efficaces. Ainsi, l'uracile est approprié pour l'ARN, où la quantité est importante mais la durée de vie n'est pas, tandis que le thymine est approprié pour l'ADN où la mise à jour de l'ordre avec de haute fidélité est plus critique.
Cependant, il y a également les bases nombreuses et les sucres modifiés trouvés en ARN qui servent beaucoup de différents rôles. Pseudouridine (Ψ) et la thymidine de nucléoside d'ADN sont trouvés dans divers endroits (spécialement dans la boucle de TΨC de chaque tRNA). Ainsi, il n'est pas strictement correct de dire que l'uracile est trouvé en ARN au lieu du thymine. Une autre base modifiée notable est hypoxanthine (une base deaminated de guanine dont le nucléotide s'appelle Inosine). L'inosine joue un rôle principal dans l'hypothèse de shimmy du code génétique. Il y a presque 100 autres bases modifiées naturelles, dont pseudouridine et 2 ' - O-methylribose sont de loin le plus commun. Les rôles spécifiques de plusieurs de ces modifications en ARN ne sont pas entièrement compris. Cependant, il est notable qu'en ARN ribosomal, plusieurs des modifications poteau-de translation se produisent dans des régions fortement fonctionnelles, telles que le centre peptidyle de transférase et l'interface de sous-unité, impliquant qu'elles sont importantes pour la fonction normale.
Un dans une série de dessin-modèles interactifs expliquant des principes de la dynamique moléculaire créée par Zack Booth Simpson et Mine-Commande en 2006. Les participants ont de force dévoilé une molécule simulée d'ARN et l'ont observée spontanément refold par l'appareillement de base.
Le dispositif structural le plus important de l'ARN, en effet seule à différence conformée entre les deux acides nucléiques, qui le distingue de l'ADN est la présence d'un groupe d'hydroxyle aux 2 ' - position du sucre de ribose. La présence de ce groupe fonctionnel impose la conformation endo de sucre de C3'- (par opposition à la conformation endo de C2'- du sucre de deoxyribose en ADN) cette des causes la spirale pour adopter la géométrie d'Un-forme plutôt que la B-forme le plus généralement a observé en ADN. Ce résultat dans une cannelure principale très profonde et étroite et une cannelure mineure peu profonde et large. Une deuxième conséquence de la présence des 2 ' - le groupe d'hydroxyle est celui dans des régions conformationally flexibles d'une molécule d'ARN (c'est-à-dire, non impliqué dans la formation d'une double spirale), il peut chimiquement attaquer le lien adjacent de phosphodiester pour fendre le circuit principal.
Comparaison avec de l'ADN
À la différence de l'ADN, l'ARN est presque toujours une molécule monocatenaire et a une chaîne beaucoup plus courte des nucléotides. L'ARN contient le ribose, plutôt que le deoxyribose trouvé en ADN (il n'y a aucun groupe d'hydroxyle attaché à la boucle de pentose dans la ' position les 2 tandis que l'ARN a deux groupes d'hydroxyle). Ces groupes d'hydroxyle font la gamme de produits d'ARN moins que l'ADN parce que c'est une hydrolyse plus encline. Plusieurs types d'ARN (tRNA, rRNA) contiennent beaucoup de structure secondaire, qui aident à favoriser la stabilité.
Comme l'ADN, la plupart de RNAs biologiquement actif comprenant le tRNA, rRNA, snRNAs et tout autre non-codage RNAs (tel que le SRP RNAs) sont intensivement de base appareillés aux spirales bicaténaires de forme. L'analyse structurale des ces RNAs ont indiqué qu'ils ne sont pas, « monocatenaire » mais plutôt fortement structuré. À la différence de l'ADN, cette structure n'est pas simplement limitée à de longues spirales bicaténaires mais plutôt à collections de spirales courtes emballées ensemble dans des structures apparentées aux protéines. De cette fa4con, RNAs peut réaliser la catalyse chimique, comme des enzymes. Par exemple, la détermination de la structure du ribosome dans 2000 a indiqué que le site actif de cette enzyme qui catalyse la formation de lien de peptide se compose entièrement d'ARN.
Synthèse
La synthèse de l'ARN est habituellement catalysée par une enzyme - ARN polymérase, utilisant l'ADN comme descripteur. Le déclenchement de la synthèse commence par la liaison de l'enzyme à un ordre d'instigateur dans l'ADN (habituellement trouvée « en amont » d'un gène). La double spirale d'ADN est déroulée par l'activité de helicase de l'enzyme. L'enzyme progresse alors le long du brin de descripteur dans le 3’ - > la direction 5’, synthétisant une molécule complémentaire d'ARN avec l'élongation se produisant dans le 5’ - > la direction 3’. L'ordre d'ADN dicte également où l'arrêt de la synthèse d'ARN se produira.
Il y a également un certain nombre d'ARN polymérases ARN-dépendants aussi bien qui utilisent l'ARN en tant que leur descripteur pour la synthèse d'un nouveau brin de l'ARN. Par exemple, un certain nombre de virus d'ARN (tels que le virus polio) emploient ce type d'enzyme pour reproduire leur matériel génétique. En outre, on le sait que des ARN polymérases ARN-dépendants sont exigés pour la voie d'interférence d'ARN dans beaucoup d'organizations.
L'ARN de messager est un ARN qui diffuse l'information de l'ADN aux sites de ribosome de la synthèse de protéine dans la cellule. Une fois que l'ADN messagère a été transcrite de l'ADN, elle est exportée du noyau dans le cytoplasme (dans les eukaryotes l'ADN messagère « est traitée » avant d'être exportée), où elle est liée aux ribosomes et traduite en sa forme correspondante de protéine avec l'aide du tRNA. Après un certain nombre de heures le message dégrade dans ses nucléotides composants, habituellement avec l'aide des ARN polymérases.
L'ARN Ribosomal est un composant des ribosomes, les usines synthétiques de protéine dans la cellule. Les ribosomes eucaryotiques contiennent quatre molécules différentes de rRNA : rRNA 18S, 5.8S, 28S, et 5S. Trois des molécules de rRNA sont synthétisés dans le nucleolus, et on est synthétisé ailleurs. les molécules de rRNA sont extrêmement abondantes et composent au moins 80% des molécules d'ARN trouvées dans une cellule eucaryotique typique.
Dans le cytoplasme, le cartel ribsomal d'ARN et de protéine pour former une nucléoprotéine a appelé un ribosome. Le ribosome lie l'ADN messagère et effectue la synthèse de protéine. Plusieurs ribosomes peuvent être attachés à une ADN messagère simple à tout moment.
Les gènes d'ARN (parfois désignés sous le nom de l'ARN de non-codage ou du petit ARN) sont des gènes qui encodent l'ARN qui n'est pas traduit en protéine. Les exemples les plus en avant des gènes d'ARN sont ARN de transfert (tRNA) et ARN ribosomal (rRNA), qui sont impliqués en cours de traduction. Cependant, depuis la fin des années 1990, beaucoup de nouveaux gènes d'ARN ont été trouvés, et les gènes d'ARN peuvent jouer ainsi un rôle beaucoup plus significatif qu'ont précédemment pensé.
Vers la fin des années 90 et début de 2000, là a été évidence persistante d'une transcription plus complexe se produisant dans les cellules mammifères (et probablement d'autres). Ceci a pu se diriger vers une utilisation plus répandue de l'ARN dans la biologie, en particulier dans le règlement de gène. Une classe particulière de l'ARN de non-codage, ARN micro, a été trouvée dans beaucoup de metazoans (des elegans de Caenorhabditis auxsapiens de Homo) et joue clairement un rôle important en réglant d'autres gènes.
D'abord proposé en 2004 par Rassoulzadegan et édité en nature 2006 [2], l'ARN est impliqué en tant que faisant partie du germline. Si confirmé, ce résultat modifierait de manière significative l'arrangement actuel de la génétique et mènerait à beaucoup la question sur des rôles et des interactions de DNA-RNA.
Bien que l'ARN contienne seulement quatre bases, par rapport aux vingt acides aminés généralement trouvés en protéines, un certain RNAs peuvent encore catalyser des réactions chimiques. Celles-ci incluent le découpage et ligaturer d'autres molécules d'ARN et également la catalyse de la formation de lien de peptide dans le ribosome.
ARN bicaténaire
L'ARN bicaténaire (ou le dsRNA) est ARN avec deux brins complémentaires, semblables à l'ADN trouvée en toutes les cellules « plus élevées ». le dsRNA forme le matériel génétique de quelques virus. Dans les eukaryotes, c'agit en tant que déclenchement pour lancer le processus de l'interférence d'ARN et est présent comme étape intermédiaire dans la formation des siRNAs (petit RNAs de intervention). des siRNAs sont souvent confondus avec des miRNAs ; les siRNAs sont bicaténaires, tandis que les miRNAs sont monocatenaires. Bien qu'au commencement simple échoué il y a des régions d'association intramoléculaire entraînant des structures d'épingle à cheveux dans les pre-miRNAs ; miRNAs non mûrs. Très récemment, le dsRNA s'est avéré pour induire l'expression de gène au niveau transcriptional, un phénomène nommé « lancement RNAa de gène induit petit par ARN ». Un tel dsRNA s'appelle le « petit ARN de lancement (saRNA) ».
Hypothèse du monde d'ARN
Article principal : L'hypothèse du monde d'ARN l'hypothèse du monde d'ARN propose que les formes les plus tôt de la vie se soient fondées sur l'ARN pour diffuser l'information génétique (comme l'ADN fait maintenant) et pour catalyser des réactions biochimiques comme une enzyme. Selon cette hypothèse, les descendants de ces lifeforms tôt ont graduellement intégré l'ADN et les protéines dans leur métabolisme.
Structures secondaires d'ARN
La forme fonctionnelle des molécules échouées simples d'ARN (comme des protéines) exige fréquemment une structure tertiaire spécifique. L'échafaudage pour cette structure est fourni par les éléments structuraux secondaires qui sont des liaisons hydrogène dans la molécule. Ceci mène à plusieurs « domaines » reconnaissables de structure secondaire comme des boucles en épingle à cheveux, des bombements et des boucles internes. La structure secondaire des molécules d'ARN peut être prévue de calcul en calculant la structure minimum des énergies libres (MFE) pour toutes les différentes combinaisons des bondings et des domaines d'hydrogène. Il y a eu une quantité significative de recherche dirigée au problème de prévision de structure d'ARN.
Des outils en ligne pour la prévision de structure de MFE des ordres simples sont fournis par MFOLD et RNAfold.
Les études comparatives des structures économisées d'ARN sont plus précises et fournissent des informations évolutionnaires. Des outils en ligne de calcul raisonnables et précis pour le pliage de cadrage sont fournis par KNetFold, RNAalifold et Pfold.
Un module des programmes de prévision de structure d'ARN est également disponible pour Windows : RNAstructure.
Une base de données des ordres d'ARN et des structures secondaires est fournie par Rfam, analyses et les liens aux outils d'analyse d'ARN sont fournis par Wikiomics.
Analyse de l'ARN dans la recherche de biologie moléculaire
L'ARN est analysé et fonctionné en fonction dans les laboratoires à côté des méthodes appelées les protocoles de RNA.
Références sur l'ARN
`Fiers W de † d'â et autres, nucléotide-ordre complet de structure primaire et secondaire du bactériophage MS2-RNA - de gène de replicase, nature, 260, 500-507, 1976
`Rassoulzadegan M., et autres nature, doi de † d'â : 10.1038/nature04674, 2006
