le initiation est la première étape et donc la préparation de la traduction, de la transcription et de la réplication. Ensemble, ces phases conduisent essentiellement à l'expression génique. L'initiation joue également un rôle en physiopathologie en relation avec des maladies comme le cancer.
Qu'est-ce que l'initiation?
Lors de la traduction, les informations génétiques copiées conduisent à la synthèse de protéines au sein des cellules des organismes vivants. En revanche, la transcription est la synthèse de l'ARN en utilisant l'ADN comme matrice, à partir de laquelle l'ARN est créé.
Tout comme la traduction, la transcription est une partie essentielle de l'expression génique. En génétique, la réplication est la production de copies d'ADN. Chacun des processus mentionnés comprend plusieurs phases. La première phase de réplication, de traduction et de transcription est l'initiation. L'initiation est le processus de départ pour tous les composants de l'expression génique. En règle générale, l'initiation est précédée de la création d'un soi-disant complexe de pré-initiation.
Les initiations de la transcription, de la traduction et de la réplication diffèrent par la nature et le but de leur séquence. De plus, la phase d'initiation diffère avec la forme de vie et est donc différente chez les eucaryotes que chez les procaryotes.
Fonction et tâche
Un complexe de pré-initiation est formé pour démarrer la traduction. Ce complexe est constitué de la sous-unité dite 40S du ribosome et de l'initiateur tRNAMet. Il comprend également les facteurs GTP et d'initiation. La combinaison de ces éléments reconnaît l'ARNm mature à l'extrémité 5 ', peut les lier et les examiner dans une étape d'analyse ultérieure à partir de la direction 5' → 3 '.
Ces processus ont lieu jusqu'à ce que le complexe examiné reconnaisse ce que l'on appelle un codon de départ ou AUG. Lors de la reconnaissance de ce codon, la sous-unité ribosomale 60S s'y lie, provoquant la dissolution des facteurs d'initiation. Ce n'est qu'alors que la traduction de l'ARNm peut avoir lieu dans le sens de la traduction.
L'étape de transcription d'expression génique chez tous les eucaryotes dépend également d'un complexe de pré-initiation, qui se compose de différents facteurs de transcription. Des facteurs tels que TFIIA, TFIID, TFIIB et TFIIF sont impliqués dans le complexe.
La matrice d'ADN est introduite dans le centre catalytique de l'ARN polymérase afin de faciliter la formation d'une première liaison phosphodiester. La transcription proprement dite n'est initiée que par cette étape partielle. Dans la phase d'initiation de la réplication, la réplication de l'ADN est à nouveau déclenchée en cassant la double hélice d'ADN. Cette rupture a lieu à un certain point de l'ADN et se réalise à l'aide d'Helicase.
Après marquage avec la primase, une polymérase se trouve sur l'ADN cassé et s'accumule. Au début de la réplication, l'ADN hélicoïdal est présent dans la cellule dans un arrangement désordonné, circulaire ou linéaire et est également tordu. Afin d'être répliqué, l'ADN eucaryote doit d'abord être non torsadé, ce qui conduit à une torsion croissante des doubles brins d'ADN. Lors de l'initiation de la réplication, le clivage des brins d'ADN a également lieu.
Pour le lancement de la phase de réplication, ce que l'on appelle l'origine de réplication est nécessaire, dont dépend le point de départ. A cette origine, la liaison hydrogène entre les bases des simples brins est rompue lors de l'initiation. Une fois les brins ouverts, l'amorçage a lieu. Un morceau d'ARN, également appelé amorce, est attaché aux brins simples libres à l'aide de l'ARN polymérase primase.
Ce complexe correspond au primosome et est utilisé par l'ADN polymérase comme "auxiliaire de départ". Lorsque l'ADN polymérase commence à synthétiser le deuxième brin d'ADN, elle se fraye un chemin jusqu'à la terminaison. Ainsi, chaque régulation de réplication a lieu dans la phase d'initiation.
Maladies et affections
En physiopathologie, le concept d'initiation joue un rôle notamment en relation avec les cellules cancéreuses. Le déclenchement de processus malins est essentiellement dû à une exposition à des influences nocives et mutanogènes. Les mécanismes génétiques de la carcinogenèse comprennent la mutation ponctuelle, l'amplification, la délétion et le réarrangement chromosomique.
Dans ce contexte, la mutation ponctuelle est une variante de la mutation génique, dans laquelle il y a échange, ajout ou remplacement d'un nucléotide spécifique au sein de l'ADN. Les mutations ponctuelles peuvent donc être des substitutions, des transitions et des transversions, des insertions ou des délétions. La mutation ponctuelle entraîne des changements dans le produit du gène dans la synthèse des protéines.
Lors de l'amplification, un processus cellulaire ou un processus de génétique moléculaire a lieu pour répliquer l'acide nucléique, ce qui conduit à une carcinogenèse en cas de cancer. Les délétions correspondent à leur tour à une perte de sections d'ADN, qui peut correspondre à la perte de bases individuelles ou de séquences de bases plus grandes au sens de coupes chromosomiques entières. Si seules des bases individuelles sont affectées, la suppression se produit généralement dans le cadre d'une mutation ponctuelle. Si un chromosome entier est modifié par suppression, on parle d'aberration chromosomique.
En ce qui concerne la carcinogenèse, les processus mentionnés sont examinés par la recherche pour leur rôle dans l'initiation des cellules malignes. Le but de ces efforts de recherche est le développement de différentes mesures de prévention du cancer. En relation avec la carcinogenèse, l'initiation représente la première étape et résume la mutation qu'une cellule subit en raison d'un cancérogène. Théoriquement, cette mutation peut être éliminée par réparation de l'ADN ou désactivée par apoptose (mort cellulaire).
Cependant, surtout chez les patients plus âgés, les mécanismes de réparation de l'ADN ne sont plus suffisamment puissants pour éliminer la mutation. La mutation cancérigène est donc irréversible. Une telle mutation affecte toujours un gène en cancérogenèse qui contrôle le cycle cellulaire et la division cellulaire. Les cancérogènes sont des substances génotoxiques qui provoquent une initiation maligne et provoquent nécessairement une mutation.
