ARN

Définition

L'ARN est l'acide ribonucléique, un acide nucléique formé par une chaîne simple brin de ribonucléotides (nucléobases, bases azotées). Il est composé de ribose, de phosphate de sucre, de cytosine, de guanine, d'adénine et d'uracile. L'ARN est présent dans les cellules procaryotes et les eucaryotes, et il est le seul matériel génétique de certains virus (virus à ARN). Cet acide nucléique résulte de la transcription de l'ADN.

L'ARN peut être défini comme la molécule formée par un seul brin de ribonucléotides, chacun consistant en un phosphate de sucre (ribose) et l'une des quatre bases azotées (cytosine, guanine, adénine et uracile).

L'hélice A d'acide ribonucléique ARN :

Comme l'ADN, l'ARN est constitué d'une chaîne de monomères répétitifs appelés nucléotides. Les nucléotides sont joints les uns après les autres par des liaisons phosphodiester chargées négativement.

Explications

L'ARN cellulaire est linéaire et, contrairement à l'ADN, les molécules d'ARN sont généralement monocaténaires et ne forment pas de grandes hélices doubles. Cependant, dans les régions avec des bases appariées, elles forment des hélices en tant que motif structural tertiaire. Une caractéristique structurelle importante de l'ARN qui le distingue de l'ADN est la présence d'un groupe hydroxyle en position 2' du ribose (sucre), qui fait que les doubles hélices de l'ARN adoptent une conformation A, au lieu de la conformation B qui est la plus commune dans l'ADN. Cette hélice A a un sillon supérieur très profond et étroite et un sillon plus petit et plus large.

🚩 Si l'ARN est généralement de type simple brin, dans le génome de certains virus, il apparaît en double brin. À l'inverse, d'autres virus tels Microvirus et Levivirus ont un ADN simple brin et non double. L'aspect monocaténaire ou bicaténaire des ARN et ADN n'est donc pas totalement global.

Une deuxième conséquence de la présence de cet hydroxyle est que les liaisons phosphodiester de l'ARN des régions dans lesquelles aucune double hélice n'est formée sont plus sensibles à l'hydrolyse chimique que celles de l'ADN; les liaisons phosphodiester de l'ARN sont rapidement hydrolysées en solution alcaline, tandis que les liaisons ADN sont stables. La demi-vie des molécules d'ARN est beaucoup plus courte que celle de l'ADN, de quelques minutes dans certains ARN bactériens ou de quelques jours dans les ARNt humains.

Dans les organismes cellulaires, l'ARN remplit diverses fonctions. C'est la molécule qui dirige les étapes intermédiaires de la synthèse des protéines; L'ADN ne peut pas agir seul, et il utilise l'ARN pour transférer cette information vitale lors de la synthèse des protéines (production des protéines dont la cellule a besoin pour ses activités et son développement). Plusieurs types d'ARN régulent l'expression des gènes, tandis que d'autres ont une activité catalytique. L'ARN est alors beaucoup plus polyvalent que l'ADN.

La principale différence dans le traitement de l'ARN entre les procaryotes et les eucaryotes réside dans le traitement des ARN messagers.

Structure de l'ARN

Au niveau de la structure, les ARN se distinguent de l'ADN par de nombreuses caractéristiques :

• leur pentose est un ribose;
• l'uracile remplace la thymine;
• il est monocaténaire = simple brin (excepté chez de rares virus).

Comparaison ARN et ADN, y compris pour les nucléobases :

À gauche, l'ARN simple brin et ses nucléobases; à droite, l'ADN double brin en hélice avec ses paires de bases.

Fonctions de l'ARN

Leurs fonctions sont nombreuses et remplies par des formes différentes d'ARN. On définit ainsi :

• les ARN messagers (ARNm) : ils sont lus ou traduits en protéines au niveau des ribosomes. Chez les Eucaryotes, ils sont constitués seulement d'exons, les introns ayant été auparavant excisés lors de l'épissage. Les ARNm sont monocistroniques, c'est-à-dire qu'ils sont issus d'un seul gène et qu'ils ne codent qu'une seule chaîne peptidique. Les ARNm polycistroniques, présents chez les Procaryotes, proviennent de la transcription de plusieurs gènes et codent plusieurs peptides;
• les ARN de transfert (ARNt) : ils sont constitués d'environ 60 nucléotides formant une boucle. Chaque ARNt possède un anticodon complémentaire d'un codon de l'ARNm auquel il se lie lors de la traduction. L'extrémité 3′  de l'ARNt possède un site de liaison à l'acide aminé correspondant à l'anticodon;
• les ARN ribosomiques (ARNr) : associés à des protéines, ils constituent les ribosomes. Il existe plusieurs ARNr que l'on différencie par leur coefficient de sédimentation exprimés en Svedbergs (S) : l'ARN 5 S, d'environ 120 nucléotides, constituant de la grosse sous-unité du ribosome; l'ARN 45 S et ses dérivés 28 S, 18 S et 5,8 S;
• les ARN extranucléaires : ils sont issus de la transcription de l'ADN des mitochondries et des chloroplastes;
• les ARN nucléaires hétérogènes (ARNnh) : ce sont les transcrits primaires avant maturation. Seuls 5 % d'entre eux seront utilisés, les autres dégénèrent rapidement.

Les probes ARN indiquent des segments d'ARN qui sont marqués afin de détecter les segments homologues d'ARN ou d'ADN dans des échantillons de tissu ou de culture.

Renouvellement de l'ARN

Le renouvellement de l'ARN passe par une dégradation exonucléolytique 3′→5′ des ARNm eucaryotes. Une voie générale de dégradation de l'ARNm implique la dégradation exonucléolytique 3′→5′ du transcrit. Cette voie a été mieux documentée chez la levure lorsque la voie de dégradation concurrente et plus rapide 5′→3′ est bloquée en cis ou en trans. La voie de dégradation 3′→5′ peut avoir un rôle plus important dans des systèmes autres que la levure. Par exemple, des intermédiaires de décomposition compatibles avec l'exonucléolyse 3′→5′ ont été observés pour la dégradation de l'ARNm du phytochrome A de l'avoine in vivo. Une dégradation du corps du transcrit par exonucléolyse 3′→5′ est susceptible de survenir après la déadénylation, bien que cela n'ait pas encore été prouvé.

Chez la levure, la ou les exonucléases responsables de la dégradation 3′→5′ semblent être le complexe exosome. L'exosome est un grand complexe conservé au cours de l'évolution de plusieurs exoribonucléases 3′→5′ qui effectue une variété d'événements de traitement de l'ARN et de dégradation exonucléolytique, y compris la dégradation de l'ARNm et le traitement de l'ARN ribosomique. En plus du complexe exosome, il a été démontré que plusieurs facteurs accessoires jouent un rôle dans la dégradation de l'ARNm 3′→5′. Celles-ci incluent la protéine SKI2, qui a une homologie avec la famille des hélicases à ARN DExH et peut fonctionner en fournissant le substrat d'ARNm à l'exosome, et les protéines SKI3 et SKI8 dont la fonction dans la dégradation de l'ARNm 3′→5′ est inconnue.

Voir aussi l'hydrolyse de l'ARN.

En rapport avec "ARN"

• ARN messager

  

  Un ARN messager (acide ribonucléique messager ou ARNm) est le transcrit d'un gène après le passage d'éventuelles zones non codantes.

• ARN non codant

  

  L'ARN non codant (ARNnc) est un régulateur principal du génome, contrôlant les processus cellulaires les plus fondamentaux.

• ARN polymérase

  

  Une ARN polymérase (ARNP) est une enzyme qui se lie aux promoteurs de l'ADN puis catalyse la synthèse des ARN lors de la transcription.

• ARN ribosomique

  

  L'ARN ribosomique (ou ARN ribosomal, abrégé en ARNr) est le type le plus abondant d'acide ribonucléique ARN présent dans une cellule eucaryote ou procaryote.