L'acide ribonucléique, ou ARN, joue plusieurs rôles essentiels dans la vie d'une cellule. Il agit comme un messager, relayant le code génétique de l'acide désoxyribonucléique, ou de l'ADN, à la machinerie de synthèse des protéines de la cellule. L'ARN ribosomique se joint aux protéines pour former des ribosomes, les usines de protéines de la cellule. Transférer l'ARN entraîne des acides aminés dans les brins de protéines en croissance lorsque les ribosomes traduisent l'ARN messager. D'autres formes d'ARN aident à contrôler l'activité cellulaire. L'enzyme ARN polymérase, ou RNAP, qui a plusieurs formes, est responsable de l'allongement de la chaîne d'ARN au cours de la transcription de l'ADN.
Dans les cellules eucaryotes - c'est-à-dire, les cellules avec des noyaux organisés - les différents types de RNAP sont étiquetés de I à V. Chacun a une structure légèrement différente et chacun crée un ensemble différent d'ARN. Par exemple, RNAP II est responsable de la création d'ARN messager ou ARNm. Les cellules procaryotes (qui n'ont pas de noyaux organisés) ont un type de RNAP. L'enzyme se compose de plusieurs sous-unités protéiques qui remplissent diverses fonctions pendant la transcription. Un site actif contenant un atome de magnésium est l'emplacement dans l'enzyme auquel l'ARN s'allonge. Le site actif ajoute des groupes sucre-phosphate au brin d'ARN en croissance et attache des bases nucléotidiques selon les règles d'appariement des bases.
L'appariement des bases
L'ADN est une longue molécule dont l'épine dorsale est alternée unités de sucre et de phosphate. Une des quatre bases nucléotidiques - des molécules à un ou deux anneaux contenant de l'azote - pend à chaque unité de sucre. Les quatre bases d'ADN sont marquées A, T, C et G. La séquence des paires de bases le long de la molécule d'ADN dicte la séquence des acides aminés dans les protéines synthétisées par la cellule. L'ADN existe généralement sous la forme d'une double hélice dans laquelle les bases de deux brins se lient les unes aux autres selon les règles de base: les bases A et T forment un ensemble de paires, tandis que C et G forment l'autre ensemble. L'ARN est une molécule monocaténaire apparentée qui observe les mêmes règles d'appariement des bases lors de la transcription de l'ADN, à l'exception de la substitution de l'ARN par la base U.
Initiation à la transcription
Initiation aux protéines les facteurs doivent former un complexe avec une molécule d'ARN polymérase avant que la transcription puisse commencer. Ces facteurs permettent à l'enzyme de se lier à des régions promotrices - points de fixation pour différentes unités de transcription - sur un brin d'ADN. Les unités de transcription sont des séquences d'un ou plusieurs gènes, qui sont les parties spécifiant les protéines d'un brin d'ADN. Le complexe ARN polymérase crée une bulle de transcription en décompressant une partie de la double hélice d'ADN au début de l'unité de transcription. Le complexe enzymatique commence alors à assembler l'ARN en lisant le brin de matrice d'ADN une base à la fois.
Elongation et terminaison
Le complexe ARN polymérase pourrait faire beaucoup de faux départs avant que l'élongation ne commence. Dans un faux départ, l'enzyme transcrit environ 10 bases, puis abandonne le processus et redémarre. L'élongation ne peut commencer que lorsque la RNAP libère les facteurs protéiques initiateurs qui l'ancrent à la région promotrice de l'ADN. Une fois l'élongation en cours, l'enzyme utilise des facteurs d'élongation pour aider à déplacer la bulle de transcription vers le bas du brin d'ADN. La molécule RNAP en mouvement allonge le nouveau brin d'ARN en ajoutant des unités sucre-phosphate et des bases nucléotidiques qui complètent les bases sur la matrice d'ADN. Si la RNAP découvre une base mésappariée, elle peut cliver et resynthétiser le segment d'ARN errant. La transcription se termine lorsque l'enzyme lit une séquence d'arrêt sur le modèle d'ADN. À la terminaison, l'enzyme RNAP libère le transcrit de l'ARN, les facteurs protéiques et le modèle d'ADN.
