Exprimé pour la première fois par Francis Crick en 1958, le dogme central décrit le flux unidirectionnel d'informations génétiques :l'ADN est transcrit en ARN, qui est ensuite traduit en protéines. Bien que le modèle ait été affiné, notamment avec la découverte des introns et de l'épissage alternatif, le principe fondamental selon lequel l'ADN sert de modèle principal reste incontesté.
Dans les cellules eucaryotes, la double hélice d’ADN est confinée au noyau. La transcription commence lorsque l'ARN polymérase se lie à la région promotrice et déroule les brins d'ADN, synthétisant une copie d'ARN complémentaire à partir du brin matrice. Ce transcrit naissant, appelé pré-ARNm, contient à la fois des exons (séquences codantes) et des introns (séquences non codantes).
Après la transcription, le pré-ARNm subit un épissage :les introns sont excisés et les exons sont ligaturés pour former un ARN messager (ARNm) mature. L'ARNm mature quitte le noyau et est prêt pour la traduction.
L'ARNm porte la séquence nucléotidique qui code pour une protéine spécifique. Le code génétique se compose de quatre bases azotées :la guanine (G), la cytosine (C), l'adénine (A) et la thymine (T) dans l'ADN, remplacées par l'uracile (U) dans l'ARN. Chaque codon, un triplet de bases, spécifie l'un des 20 acides aminés standards ou un signal start/stop.
Les ribosomes sont les machines cellulaires qui traduisent l'ARNm en chaînes polypeptidiques. Un ribosome se compose d'une petite sous-unité qui lit l'ARNm et d'une grande sous-unité qui relie les acides aminés. Les ribosomes sont soit libres dans le cytosol, produisant des protéines cytosoliques, soit liés au réticulum endoplasmique rugueux, dirigeant les protéines sécrétoires et membranaires vers l'espace extracellulaire.
Lors de la traduction, les molécules d'ARN de transfert (ARNt) amènent les acides aminés appropriés au ribosome. Chaque ARNt possède un anticodon qui correspond à un codon d'ARNm spécifique, garantissant ainsi l'incorporation du bon acide aminé. Le ribosome catalyse la formation de liaisons peptidiques, allongeant le polypeptide naissant jusqu'à ce qu'un codon d'arrêt signale la terminaison.
Le polypeptide terminé subit des modifications de repliement et post-traductionnelles pour devenir une protéine fonctionnelle.
L'épissage alternatif permet à un seul gène de générer plusieurs isoformes de protéines en faisant varier les exons qui sont réunis. Les introns, bien que non codants, peuvent influencer la régulation des gènes et servir de sources pour de nouveaux éléments génétiques. Ainsi, le dogme central reste un cadre linéaire, mais la réalité cellulaire est enrichie de couches de complexité qui élargissent la diversité protéomique.
En résumé, le dogme central reste une pierre angulaire de la biologie moléculaire :ADN → ARN → Protéine. Les processus de transcription, de traitement de l'ARNm, de traduction et d'épissage alternatif orchestrent ensemble l'expression précise des gènes dans les organismes vivants.