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Acide aminé
Petite molécule dont l'enchaînement
compose les protéines - on dit qu'une protéine est un
polymère d'acides aminés. Il existe 20 acides aminés
différents utilisés pour fabriquer les protéines.
Acide nucléique
Polymère formé par l'enchaînement de nucléotides.
Les acides nucléiques jouent un rôle fondamental dans le stockage,
le maintien et le transfert de l'information génétique. Il
existe deux types d'acide nucléique : l'acide ribonucléique
(ARN) et l'acide désoxyribonucléique (ADN).
Acide désoxyribonucléique (ADN)
Support biochimique de l'information génétique chez tous
les êtres vivants (à l'exception de quelques virus qui
utilisent l'ARN). Principal composant des chromosomes, l'ADN se
présente le plus souvent sous forme de deux longs filaments (ou chaînes)
torsadés l'un dans l'autre pour former une structure en
double hélice. Chacune de ces chaînes est un polymère
formé de l'assemblage de quatre nucléotides différents,
désignés par l'initiale de la base azotée qui
entre dans leur composition : A (Adénine), C (Cytosine), G (Guanine)
et T (Thymine).
Acide ribonucléique (ARN)
Dans les cellules, on distingue plusieurs types d'ARN suivant leur
fonction. Les trois types principaux sont : les ARN messagers, les ARN de
transfert et les ARN ribosomaux. L'ARN est un acide nucléique
constitué d'une seule chaîne de nucléotides, de
structure analogue à celle de l'ADN. Il existe cependant des
différences chimiques entre ces deux acides nucléiques qui
donnent à l'ARN certaines propriétés particulières.
L'ARN est produit par transcription de l'ADN.
ARN messager (ARNm)
Photocopie du gène, il sert à transférer l'information
génétique de son lieu de stockage (le chromosome) jusqu'au
lieu de synthèse des protéines (les ribosomes). Les ARNm des
cellules eucaryotes doivent subir une maturation, comprenant souvent un
processus d'excision de leurs introns et d'épissage de
leurs exons avant leur traduction en protéines.
ARN ribosomal (ARNr)
Constituant principal des ribosomes, la machinerie cellulaire où
a lieu la traduction en protéines de l'information contenue
dans les ARNm.
ARN de transfert (ARNt)
Petits ARN responsables du transport des acides aminés jusqu'aux
ribosomes lors de la traduction des ARNm : chaque ARNt transporte un acide
aminé, de façon spécifique. Sa séquence comporte
une série de trois nucléotides, nommée anticodon, qui
reconnaît le codon (cf. Code génétique) correspondant
à l'acide aminé qu'il transporte.
Code génétique
Système de correspondance permettant de traduire une séquence
d'acide nucléique en protéine. Dans ce système,
un triplet de nucléotides, ou codon, désigne un acide aminé.
Comme il existe 4 nucléotides, il y a 4x4x4 = 64 codons différents.
À un codon donné correspond un seul et unique acide aminé.
Par contre, il n'existe que 20 acides aminés différents
dans les protéines, c'est pourquoi plusieurs codons peuvent
désigner un même acide aminé – on dit que le code
génétique est redondant.
Certains de ces 64 codons ne désignent aucun acide aminé.
Ces triplets " non-sens " indiquent à la machinerie cellulaire
la fin de la lecture de l'information contenue dans les gènes,
et provoquent l'arrêt de fabrication des protéines. On
les appelle codons STOP.
Tous les êtres vivants (à quelques variantes près) possèdent
le même code génétique : il est universel.
Épissage
S'applique aux gènes mosaïques des eucaryotes : mécanisme
consistant, sur l'ARN messager qui vient d'être transcrit,
à éliminer (exciser) les introns et réunir (épisser)
les exons entre eux. Le produit de l'épissage est un ARN messager
mature, prêt à être traduit en protéine.
Eucaryotes / procaryotes
L'ensemble des organismes vivants peut être classé en
trois grands groupes : les eucaryotes, les eubactéries, les archaebactéries.
A l'intérieur de chacune de leurs cellules, les eucaryotes possèdent
un noyau : petit sac entouré d'une membrane semi-perméable
renfermant les chromosomes. L'Homme, ainsi que les animaux, les plantes
et les champignons, sont des eucaryotes. Les eubactéries et les archaebactéries
ne possèdent pas de vrai noyau, mais une structure beaucoup plus
simple, non entourée d'une membrane. C'est de ce "
proto-noyau " que vient le nom générique qui les désigne
: procaryotes.
Exon / intron / gène mosaïque
Chez les eucaryotes, les gènes sont le plus souvent constitués
de deux types de séquence nucléotidique : l'une est dite
codante et l'autre non codante. Les parties codantes, appelées
exons, portent l'information qui sera directement utilisée pour
fabriquer les protéines. Entre les exons se trouvent les introns,
non " lus " lors de la traduction. Du fait de cette disposition
alternée exon/intron, on emploie l'expression gène mosaïque.
Fonctions d'une protéine
Rôles remplis par une protéine. Ces fonctions sont très
variées et permettent de classer les protéines : les " protéines
de structure " sont comparables à des briques cellulaires (ex : le
collagène) ; les " protéines de transport " sont chargées
du transport d'autres molécules dans la cellule ou entre les cellules
d'un organisme (ex : l'hémoglobine transporte l'oxygène) ;
les enzymes permettent d'accélérer les réactions chimiques
nécessaires à la vie (ex : la glucose 6 phosphatase initie
la dégradation du glucose, notre principale source de l'énergie
cellulaire) ; les protéines de l'immunité (ou anticorps) contribuent
à la défense de notre organisme. La structure tridimensionnelle
d'une protéine est l'un des éléments qui détermine
sa fonction.
Gène
Fragment d'ADN portant les informations nécessaires à la fabrication
d'une ou plusieurs protéine(s). Un gène comprend la séquence
en nucléotides qui sera transcrite puis traduite en acides aminés,
mais aussi des séquences permettant de réguler cette fabrication
de protéine en fonction des conditions cellulaires. La longueur d'un
gène peut varier de quelques centaines, à plus d'un million
de nucléotides.
Génome
Ensemble de l'information génétique d'un organisme. Une copie
du génome est présente dans chacune de ses cellules. Le génome
est transmis de génération en génération. Par
extension, le génome se réfère aussi au support physique
de cette information génétique, c'est-à-dire la macromolécule
d'ADN.
Génomique
Étude des génomes. Son objectif est de séquencer
l'ADN d'un organisme et de localiser sur celui-ci tous les gènes
qu'il porte, puis de caractériser leurs fonctions.
Génomique fonctionnelle (" post-génomique ")
Étude de la fonction des gènes par analyse de leur séquence
et de leurs produits d'expression : les ARNm (transcriptome) et les protéines
(protéome). Elle s'intéresse à leur mode de régulation,
et à leurs interactions (cf. Réseau de régulation).
L'analyse des protéines peut aller jusqu'à la détermination
de leur structure tridimensionnelle.
Hybridation
Propriété caractéristique et essentielle des molécules
d'acides nucléiques, qui leur confère leur capacité
de transfert de l'information. Deux chaînes (ou brins) ont tendance
à s'apparier pour former des doubles brins (ADN/ADN, ADN/ARN ou ARN/ARN),
selon un mécanisme rappelant celui d'une fermeture Éclair.
Il faut pour cela que les nucléotides qui les composent soient complémentaires,
c'est-à-dire qu'en face d'un nucléotide (A) se trouve un (T)
ou un (U), et en face d'un (C) se trouve un (G), et réciproquement.
Cette propriété intervient lors de la réplication,
de la transcription et de la traduction. C'est par ailleurs sur l'hybridation
que sont basés les principes de nombreuses techniques de biologie
moléculaire (séquençage, puces à ADN...).
Macromolécule
Molécule géante dont la masse moléculaire est de plusieurs
milliers de daltons (le dalton est l'unité utilisée pour décrire
la masse d'une molécule. Il correspond à la masse d'un atome
d'hydrogène soit 1,66·10-24 g). Les protéines et les
acides nucléiques (ADN et ARN) sont des macromolécules.
Maturation (des ARN messagers)
Ensemble des modifications des ARNm préalables à leur traduction.
L'épissage est un des processus de maturation des ARNm.
Nucléotide
Motif structural de base des acides nucléiques, formé de l'assemblage
de plusieurs molécules : un sucre (ribose pour l'ARN, désoxyribose
pour l'ADN), un acide phosphorique et une base azotée (dans le cas
de l'ARN, cette base peut être l'Adénine - A, la Cytosine -
C, la Guanine - G ou l'Uracile - U ; idem dans le cas de l'ADN, excepté
que l'Uracile est remplacé par la Thymine - T).
Polymère
Macromolécule répétant un même motif structural
appelé monomère. Les protéines sont des polymères
d'acides aminés, les acides nucléiques sont des polymères
de nucléotides.
Post-génomique Voir Génomique fonctionnelle
Promoteur
Courte séquence spécifique d'ADN, située au début
des gènes, sur laquelle se fixe l'enzyme qui effectue la transcription
(l'ARN polymérase). Etant nécessaire pour que la transcription
débute, le promoteur est indispensable au fonctionnement d'un gène.
Protéine
L'un des quatre matériaux de base de tout organisme, avec les glucides,
les lipides et les acides nucléiques. Les protéines sont formées
d'un enchaînement spécifique d'acides aminés (de quelques
dizaines à plusieurs centaines).
Protéome / protéomique
Le protéome est l'ensemble des protéines produites à
partir du génome d'un organisme. Comme le transcriptome, le protéome
n'est pas identique dans toutes les cellules d'un organisme donné.
La protéomique est l'étude du protéome, dans le but
de déterminer l'activité, la fonction et les interactions
des protéines (cf. Réseau de régulation), et cela dans
diverses conditions.
Puce à ADN
Technologie employée dans l'étude du transcriptome et basée
sur la capacité des molécules d'ADN et d'ARN à s'hybrider
entre elles. De courtes séquences d'ADN connues sont fixées
sur des supports d'une surface de l'ordre du centimètre carré
: les puces. Elles sont mises en présence d'un mélange d'ARN
de séquences inconnues. Le système est conçu de sorte
à ne détecter que les paires d'ADN/ARN qui se sont hybridées.
On en déduit les séquences des ARN présents dans le
mélange étudié.
Réplication
Mécanisme de synthèse de l'ADN permettant de transmettre l'information
génétique d'une cellule ou d'un organisme à sa descendance.
Chaque molécule-fille d'ADN est constituée d'un brin de la
molécule-mère, qui sert de modèle à un nouveau
brin. Ceci conduit à la duplication des molécules d'ADN de
tout le génome.
Réseau de régulation
Interactions complexes entre les gènes et leurs produits (ARN et
protéines) régissant l'activité de la cellule afin
de lui permettre de s'adapter en permanence aux variations de son environnement.
Il existe de véritables cascades d'interactions, faisant souvent
intervenir des boucles de rétroaction positive et négative.
Exemple : les gènes bactériens lacZ, lacY et lacA, localisés
côte à côte sur le génome, codent pour 3 enzymes
impliquées dans le transport et la digestion du lactose. En absence
de lactose, une protéine répresseur empêche la synthèse
de ces 3 enzymes. En présence de lactose, une molécule dérivée
du lactose se fixe sur le répresseur, activant la synthèse
des 3 gènes. Le lactose peut alors être utilisé par
la cellule.
Ribosomes
Machinerie cellulaire, constituée de protéines et d'ARN (les
ARNr), responsable de la traduction des ARNm.
Séquence / séquençage
La séquence est l'ordre d'enchaînement des éléments
qui composent les acides nucléiques (ADN et ARN) ou les protéines
: respectivement nucléotides ou acides aminés. La séquence
d'une protéine est dictée par celle de son gène.
Le séquençage consiste, par des méthodes chimiques
ou de biologie moléculaire, à déterminer l'ordre des
nucléotides de l'ADN ou des acides aminés des protéines.
Signaux de régulation
Séquences nucléotidiques spécifiques sur lesquelles
viennent se fixer des protéines qui provoquent ainsi l'activation
ou la répression de l'expression des gènes.
Structure d'une protéine
Toute protéine existe sous une conformation définie par différents
niveaux structuraux. La séquence des acides aminés liés
dans la chaîne polypeptidique constitue la structure primaire de la
protéine. Cette séquence est pleinement définie par
l'ADN de la cellule.
La structure secondaire est un premier niveau de repliement, adopté
par des portions de la protéine, résultant d'interactions
entre des acides aminés voisins sur la chaîne. Deux motifs
de repliement caractéristiques peuvent ainsi se former : des hélices
ou des feuillets, réunis par des boucles ou des demi-tours.
La structure finale, c'est-à-dire l'organisation des éléments
de la structure secondaire entre eux est appelée structure tertiaire.
C'est la forme que prend la protéine dans l'espace. Elle est due
à des interactions entre acides aminés éloignés
sur la chaîne peptidique, qui se retrouvent proches dans cette structure
tridimensionnelle.
Certaines protéines, complexes, sont constituées de plusieurs
sous-unités (plusieurs chaînes protéiques). La structure
quaternaire est l'arrangement spatial de ces différentes unités,
nécessaire à l'activité de l'ensemble.
Traduction
Étape de la synthèse (fabrication) des protéines au
cours de laquelle le brin d'ARN messager obtenu lors de la transcription
est converti en une chaîne d'acides aminés qui donnera une
protéine. Les ARNm procaryotes sont traduits tels quels, les ARNm
eucaryotes subissent une maturation préalable.
Transcription
Processus de fabrication d'un ARNm à partir de la séquence
codante d'un gène qui sert de modèle. L'enzyme responsable
de cette réaction est appelée ARN polymérase.
Transcriptome
Ensemble des ARN messagers transcrits à partir du génome.
Comme le protéome, il varie au cours du temps et d'une cellule à
l'autre d'un organisme.
