Épissage (génétique): en quoi consiste-t-il, types

L'épissage , ou épissage d'ARN, est un phénomène qui survient dans les organismes eucaryotes après la transcription de l'ADN en ARN et implique l'élimination des introns d'un gène, en préservant les exons. Il est considéré comme fondamental dans l'expression des gènes.

Il se produit par des événements d'élimination de la liaison phosphodiester entre les exons et les introns et par la liaison ultérieure de la liaison entre les exons. L'épissage se produit dans tous les types d'ARN, mais il est plus pertinent dans la molécule d'ARN messager. Cela peut également se produire dans les molécules d'ADN et de protéines.

Ils peuvent subir un arrangement ou n’importe quel type de changement lors de l’assemblage des exons. Cet événement est connu sous le nom d'épissage alternatif et a des conséquences biologiques importantes.

En quoi consiste?

Un gène est une séquence d'ADN avec les informations nécessaires pour exprimer un phénotype. Le concept de gène n'est pas strictement limité aux séquences d'ADN exprimées sous forme de protéines.

Le "dogme" central de la biologie implique le processus de transcription de l'ADN en un ARN messager intermédiaire de la molécule. Cela se traduit à son tour en protéines à l'aide de ribosomes.

Cependant, dans les organismes eucaryotes, ces longues séquences de gènes sont interrompues par un type de séquence qui n'est pas nécessaire pour le gène en question: les introns. Pour que l'ARN messager soit traduit efficacement, ces introns doivent être éliminés.

L'épissage d'ARN est un mécanisme qui implique plusieurs réactions chimiques utilisées pour éliminer les éléments qui interrompent la séquence d'un gène donné. Les éléments qui sont conservés sont appelés exons.

Où ça se passe?

Le spiceosome est un énorme complexe protéique chargé de catalyser les étapes de l'épissage. Il se compose de cinq types de petits ARN nucléaires appelés U1, U2, U4, U5 et U6, en plus d’une série de protéines.

On suppose que le spliceosome participe au repliement du pré-ARN pour l'aligner correctement avec les deux régions où le processus d'épissage aura lieu.

Ce complexe est capable de reconnaître la séquence consensus que la plupart des introns possèdent près de leurs extrémités 5 'et 3'. Il convient de noter que des gènes ont été trouvés dans des métazoaires qui ne possèdent pas ces séquences et utilisent un autre groupe de petits ARN nucléaires pour leur reconnaissance.

Types

Dans la littérature, le terme épissage est généralement utilisé pour désigner le processus impliquant l'ARN messager. Cependant, différents processus d'épissage se produisent dans d'autres biomolécules importantes.

Les protéines peuvent également être épissées. Dans ce cas, il s’agit d’une séquence d’acides aminés extraite de la molécule.

Le fragment supprimé est appelé "intein". Ce processus se produit naturellement dans les organismes. La biologie moléculaire a réussi à créer diverses techniques utilisant ce principe qui impliquent la manipulation de protéines.

De la même manière, l'épissage se produit également au niveau de l'ADN. Ainsi, deux molécules d’ADN auparavant séparées, capables de se lier au moyen de liaisons covalentes.

Types d'épissage d'ARN

D'autre part, selon le type d'ARN, il existe des différences dans les stratégies chimiques dans lesquelles le gène peut se débarrasser des introns. En particulier, l'épissage du pré-ARNm est un processus compliqué, car il implique une série d'étapes catalysées par le spliceosome. Chimiquement, le processus se produit par des réactions de transestérification.

Dans les levures, par exemple, le processus commence par la rupture de la région 5 'au site de reconnaissance, la "boucle" intron-exon est formée par une liaison 2'-5'-phosphodiester. Le processus se poursuit avec la formation d'un intervalle dans la région 3 'et finalement l'union des deux exons se produit.

Certains des introns qui interrompent les gènes nucléaires et mitochondriaux peuvent effectuer leur épissage sans recourir à des enzymes ou à de l'énergie, mais par le biais de réactions de transestérification. Ce phénomène a été observé dans l'organisme Tetrahymena thermophila .

En revanche, la plupart des gènes nucléaires appartiennent au groupe des introns qui ont besoin de machines catalysant le processus d’élimination.

Épissage alternatif

Chez l'homme, il a été signalé qu'il existe environ 90 000 protéines différentes et on pensait auparavant qu'il devrait exister un nombre identique de gènes.

Avec l’arrivée des nouvelles technologies et du projet du génome humain, il a été conclu que nous ne possédions qu’environ 25 000 gènes. Alors, comment est-il possible que nous ayons autant de protéines?

Les exons ne peuvent pas être assemblés dans le même ordre que celui dans lequel ils ont été transcrits, mais ils sont arrangés en établissant de nouvelles combinaisons. Ce phénomène est connu sous le nom d'épissage alternatif. Pour cette raison, un seul gène transcrit peut produire plus d'un type de protéine.

Cette incongruence entre le nombre de protéines et le nombre de gènes a été élucidée en 1978 par le chercheur Gilbert, laissant derrière le concept traditionnel de "pour un gène il y a une protéine".

Fonctions

Pour Kelemen et ses collaborateurs (2013), "l'une des fonctions de cet événement est d'accroître la diversité de l'ARN messager, en plus de réguler les relations entre protéines, entre protéines et acides nucléiques et entre protéines et membranes".

Selon ces auteurs, "l'épissage alternatif est responsable de la régulation de la localisation des protéines, de leurs propriétés enzymatiques et de leur interaction avec les ligands". Il a également été lié aux processus de différenciation cellulaire et au développement des organismes.

À la lumière de l'évolution, il semble que ce soit un mécanisme de changement important, car on a constaté qu'une forte proportion d'organismes eucaryotes supérieurs souffrait d'épisodes importants d'épissage alternatif. En plus de jouer un rôle important dans la différenciation des espèces et dans l'évolution du génome.

Épissage alternatif et cancer

Il est prouvé que toute erreur dans ces processus peut entraîner un fonctionnement anormal de la cellule, entraînant des conséquences graves pour l'individu. Parmi ces pathologies potentielles, le cancer se démarque.

C'est pourquoi un épissage alternatif a été proposé comme nouveau marqueur biologique pour ces conditions anormales dans les cellules. De même, si vous comprenez parfaitement la base du mécanisme par lequel la maladie se produit, vous pouvez proposer des solutions.