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L'étonnant voyage des gènes aux protéines : connaissez-vous les secrets qui se cachent derrière ?
Dans le monde microscopique de la vie, la relation entre les gènes et les protéines semble être un voyage merveilleux. Les gènes, en tant qu’unités de base de l’hérédité, déterminent le développement et la fonction des organismes, tandis que les protéines sont les formes d’expression spécifiques de ces gènes. La manière dont l’information génétique contenue dans l’ADN est transformée en protéines puissantes cache de nombreux mystères scientifiques et des processus merveilleux.
Un produit génique est une substance biochimique, soit de l'ARN ou une protéine, produite par l'expression génique.
Un gène est défini comme « une unité héréditaire d’ADN nécessaire à la production d’un produit fonctionnel ». Chaque gène passe par le processus de transcription et de traduction pour finalement former un produit qui peut fonctionner dans la cellule. L’un de ces produits est l’ARN. Beaucoup de gens ne savent peut-être pas que de nombreuses molécules d’ARN ne codent pas de protéines, mais elles sont tout aussi indispensables au fonctionnement des cellules. Selon sa classification, les fonctions de l’ARN incluent l’aide à la synthèse des protéines, la catalyse des réactions et la régulation de divers processus.
Au cours de ce voyage, les ARN fonctionnels tels que l’ARN messager (ARNm), l’ARN de transfert (ARNt) et l’ARN ribosomique (ARNr) jouent tous un rôle clé. L'ARM contient des instructions pour la synthèse des protéines, l'ARNt aide à ajouter les acides aminés corrects à la chaîne polypeptidique et l'ARNr est le composant principal du ribosome et est responsable de guider la synthèse des protéines.
De plus, il existe certains ARN fonctionnels, tels que les microARN (miARN), qui participent à la régulation en inhibant la traduction.
Ces molécules miRNA empêchent la traduction en se liant à des séquences d'ARNm cibles complémentaires. Les petits ARN interférents (siRNA) jouent un rôle régulateur négatif dans la régulation de l'expression des gènes. Ils se lient aux séquences d'ADN cibles via le complexe de silençage induit par l'ARN (RISC) pour empêcher la transcription d'ARNm spécifique.
Produits protéinésUne fois l’ARN transcrit, l’étape suivante est la traduction, qui est le processus de formation des protéines. En bref, la structure d’une protéine comprend quatre éléments : la structure primaire, la structure secondaire, la structure tertiaire et la structure quaternaire. La séquence linéaire des acides aminés est appelée structure primaire, et l'action des liaisons hydrogène amène les acides aminés de la structure primaire à former une hélice α ou un pli β stable, qui constitue la formation de la structure secondaire. La structure tertiaire est formée par la combinaison de structures primaires et secondaires, tandis que la structure quaternaire implique le repliement de plusieurs chaînes polypeptidiques.
Les protéines ont de multiples fonctions dans les cellules, et ces fonctions peuvent varier en fonction des polypeptides avec lesquels elles interagissent et de l'environnement cellulaire.
Les protéines ont une variété de fonctions, allant des chaperons qui stabilisent les protéines nouvellement synthétisées, aux enzymes qui agissent comme catalyseurs, et même pour le transport à l'intérieur des cellules, ce sont les principaux rôles des protéines. Par exemple, les protéines membranaires interagissent avec la membrane cellulaire en fonction de leur structure, permettant aux substances d'entrer et de sortir de la cellule, soutenant la forme de la cellule ou aidant aux fonctions de régulation de la page. Les facteurs de transcription sont des protéines importantes qui aident à la transcription de l'ARN et régulent l'expression des gènes en se liant à l'ADN.
Évolution du code génétique
En remontant dans l'histoire, en 1941, des recherches menées par le généticien américain George Bede et le biochimiste Edward Tatum ont montré que les gènes contrôlent des réactions biochimiques spécifiques. La proposition de « l’hypothèse un gène, une enzyme » a posé les bases théoriques de l’interaction entre les gènes et les protéines. Bien que la confiance initiale dans cette hypothèse ait été remise en question à mesure que la recherche progressait, au début des années 1960, la séquence d’acides aminés spécifiée par la séquence de bases de l’ADN avait reçu un large soutien expérimental.
Selon l'expérience menée par Crick et al. en 1961, le codage de chaque acide aminé dans une protéine est déterminé par une séquence de trois bases dans l'ADN, à savoir le codon.
Ces études ont progressivement révélé comment les gènes se transforment de l’ARN en protéine et ont clarifié davantage le code spécifique de chaque acide aminé. Ces découvertes ont non seulement approfondi notre compréhension de la génétique, mais ont également jeté les bases de la biologie moléculaire ultérieure.
À mesure que l’exploration des gènes et des protéines continue de s’approfondir, la compréhension humaine de la nature de la vie est devenue plus sophistiquée et plus profonde. Dans le processus d’une telle exploration, révélant les secrets de ces processus biologiques, quel est le potentiel de développement futur de l’humanité ?
