Transfert d'ARN

le Transfert d'ARN est un ARN à chaîne courte, qui est composé de 70 à 95 nucléobases et, en vue bidimensionnelle, a une structure en forme de trèfle avec 3 à 4 boucles.

Pour chacun des 20 acides aminés protéinogènes connus, il existe au moins 1 ARN de transfert qui peut prélever «son» acide aminé du cytosol et le rendre disponible pour la biosynthèse d'une protéine sur un ribosome du réticulum endoplasmique.

Qu'est-ce que l'ARN de transfert?

L'ARN de transfert, internationalement connu sous le nom de ARNt abrégé, se compose d'environ 75 à 95 nucléobases et, dans la vue en plan bidimensionnelle, rappelle une structure en forme de feuille de trèfle avec trois boucles inchangeables et une boucle variable et la tige accepteur d'acides aminés.

Dans la structure tertiaire tridimensionnelle, une molécule d'ARNt ressemble à une forme en L, avec la jambe courte correspondant à la tige accepteur et la jambe longue à la boucle anticodon. En plus des quatre nucléosides inchangés adénosine, uridine, cytidine et guanosine, qui forment également les éléments de base de l'ADN et de l'ARN, une partie de l'ARNt se compose d'un total de six nucléosides modifiés qui ne font pas partie de l'ADN et de l'ARN. Les nucléosides supplémentaires sont la dihydrouridine, l'inosine, la thiouridine, la pseudouridine, la N4-acétylcytidine et la ribothymidine.

Dans chaque branche de l'ARNt, des nucléobases de conjugaison se forment avec des sections double brin analogues à l'ADN. Chaque ARNt ne peut absorber que certains des 20 acides aminés protéinogènes connus et le transporter vers le réticulum endoplasmique rugueux pour la biosynthèse et le rendre disponible là-bas. En conséquence, au moins un ARN de transfert spécialisé doit être disponible pour chaque acide aminé protéinogène. En réalité, plus d'un ARNt est disponible pour certains acides aminés.

Fonction, effet et tâches

La tâche principale de l'ARN de transfert est de permettre à un acide aminé protéinogène spécifique du cytosol de s'ancrer sur son accepteur d'acides aminés, de le transporter vers le réticulum endoplasmique et de le fixer via une liaison peptidique au groupe carboxy de l'acide aminé déposé en dernier, de sorte que la protéine qui se forme étendu par un acide aminé.

L'ARNt suivant est alors à nouveau prêt à stocker l'acide aminé «correct» selon le codage. Les processus fonctionnent à grande vitesse. Chez les eucaryotes, y compris les cellules humaines, les chaînes polypeptidiques s'allongent d'environ 2 acides aminés par seconde pendant la synthèse des protéines. Le taux d'erreur moyen est d'environ un acide aminé pour mille. Cela signifie qu'environ chaque millième acide aminé a été mal trié lors de la synthèse des protéines. Evidemment, au cours de l'évolution, ce taux d'erreur s'est stabilisé comme le meilleur compromis entre la dépense énergétique nécessaire et les éventuels effets d'erreur négatifs.

Le processus de synthèse des protéines a lieu dans presque toutes les cellules pendant la croissance et pour soutenir le reste du métabolisme. L'ARNt ne peut remplir sa tâche et sa fonction importantes de sélection et de transport de certains acides aminés que si l'ARNm (ARN messager) a réalisé des copies des segments de gène correspondants de l'ADN. Chaque acide aminé est fondamentalement codé par la séquence de trois bases nucléiques, le codon ou le triplet, de sorte que les quatre bases nucléiques possibles arithmétiquement 4 à la puissance 3 égale 64 possibilités. Cependant, comme il n'y a que 20 acides aminés protéinogènes, certains triplets peuvent être utilisés pour le contrôle comme codons de début ou de fin. En outre, certains acides aminés sont codés par plusieurs triplets différents.

Cela présente l'avantage qu'une certaine tolérance aux erreurs vis-à-vis des mutations ponctuelles est obtenue parce que soit la séquence incorrecte du codon code pour le même acide aminé, soit parce qu'un acide aminé ayant des propriétés similaires est incorporé dans la protéine, de sorte que dans de nombreux cas, la protéine synthétisée est finalement exempte d'erreurs. ou sa fonctionnalité est juste un peu limitée.

Éducation, occurrence, propriétés et valeurs optimales

Les ARN de transfert sont présents dans presque toutes les cellules en différentes quantités et dans différentes compositions. Ils sont codés comme les autres protéines. Différents gènes sont responsables des plans des ARNt individuels. Les gènes responsables sont transcrits dans le noyau cellulaire du caryoplasme, où les soi-disant précurseurs ou pré-ARNt sont également synthétisés avant d'être transportés à travers la membrane nucléaire dans le cytosol.

Ce n'est que dans le cytosol de la cellule que se trouvent les pré-ARNt, par épissage des soi-disant introns, des séquences de base qui n'ont aucune fonction sur les gènes et qui sont seulement entraînées, mais qui sont toujours transcrites. Après d'autres étapes d'activation, l'ARNt est disponible pour le transport d'un certain acide aminé. Les mitochondries jouent un rôle particulier car elles ont leur propre ARN, qui contient également des gènes qui définissent génétiquement les ARNt pour leurs propres besoins. Les ARNt mitochondriaux sont synthétisés par voie intramitochondriale.

En raison de la participation presque universelle de différents ARN de transfert dans la synthèse des protéines et en raison de leur conversion rapide, aucune valeur de concentration optimale ou valeur de référence avec des limites supérieures et inférieures ne peut être donnée. La disponibilité des acides aminés correspondants dans le cytosol et d'autres enzymes capables d'activer les ARNt est importante pour le fonctionnement des ARNt.

Maladies et troubles

Le plus grand danger pour une perturbation de la fonction de l'ARN de transfert réside dans un manque d'approvisionnement en acides aminés, en particulier un manque d'acides aminés essentiels, que le corps ne peut compenser avec d'autres acides aminés ou avec d'autres substances.

En ce qui concerne les perturbations réelles de la fonction des ARNt, le plus grand danger réside dans les mutations géniques, qui interviennent à certains points du traitement de l'ARN de transfert et conduisent, dans le pire des cas, à une défaillance fonctionnelle de la molécule d'ARNt correspondante. La thalassémie, une anémie qui remonte à une mutation génique dans l'intron 1, sert d'exemple. Une mutation génique dans le gène qui code pour l'intron 2 conduit également au même symptôme. En conséquence, la synthèse de l'hémoglobine est sévèrement limitée dans les érythrocytes, de sorte qu'un apport insuffisant d'oxygène se produit.