Acide ribonucléique
L'acide ribonucléique, ou ARN, est un acide nucléique tout comme l'ADN, mais avec des différences importantes dans sa structure et sa fonction. Alors que l'ADN sert à stocker l'information génétique, l'ARN est beaucoup plus polyvalent sur le plan fonctionnel. L'ARN stocke et transfère des informations et est en outre impliqué dans certaines fonctions enzymatiques fondamentales dans des complexes avec des protéines. En fait, l'ARN pourrait être beaucoup plus ancien que l'ADN, qui pourrait représenter une spécialisation plus tardive.
Nous verrons ici les points essentiels de la chimie de l'ARN.
Ribonucléotides
Les unités monomères de l'ARN sont les ribonucléotides, qui sont constitués d'un sucre ribose, d'un groupe phosphate et d'une des quatre nucléobases. Le groupe phosphate est attaché à l'atome de carbone 5' du ribose, tandis que la base respective est connectée au carbone 1'. Les composés constitués uniquement d'un sucre ribose et d'une nucléobase sont appelés nucléosides.
Nucléobases
Les quatre bases standard de l'ARN peuvent être divisées en deux types, les purines et les pyrimidines. La cytosine (C) et l'uracile (U) sont des pyrimidines avec leur structure typique à un seul cycle, contenant deux atomes d'azote. Dans cette représentation, la liaison avec le ribose se fait au niveau de l'azote inférieur.
Les bases puriques adénine (A) et guanine (G) sont chacune constituées de deux anneaux contenant de l'azote. Dans cette représentation, l'azote en bas à gauche de chaque purine est attaché au ribose.
Nucléosides triphosphates
Alors que les nucléotides sont les unités monomériques de l'ARN, leur polymérisation se fait par l'intermédiaire de précurseurs respectifs, à savoir les nucléosides triphosphates. Ces molécules, notamment l'adénosine triphosphate (ATP), jouent également des rôles très importants dans le transfert d'énergie et la signalisation cellulaire.
Polymérisation de l'ARN
La polymérisation de l'ARN, à savoir la connexion des ribonucléotides, s'effectue entre le groupe hydroxyle (OH) 3' du ribose d'une terminaison ARN existante ou d'un ribonucléotide unique et le groupe phosphate qui est fixé au carbone 5' d'un nucléoside triphosphate entrant. Pendant la formation de la liaison, deux groupes phosphates sont libérés sous forme de diphosphate (PPᵢ), ce qui fournit simultanément de l'énergie pour la réaction elle-même.
Structure de l'ARN
Le brin d'ARN qui en résulte est continuellement relié par son squelette sucre-phosphate, tandis que les nucléobases s'étendent sur les côtés du brin, qui présente une structure hélicoïdale globale. L'une des extrémités de l'ARN se termine par un groupe phosphate, qui est fixé au carbone 5' du sucre ribose. On l'appelle donc l'extrémité 5' de l'ARN. L'extrémité opposée se termine par un groupe OH 3' libre et est donc appelée extrémité 3'. Les nucléotides supplémentaires ne peuvent être ajoutés qu'à l'extrémité 3' d'un ARN.
Appariement des bases de l'ARN
L'ARN est généralement monocaténaire, contrairement à l'ADN, ce qui signifie que deux brins d'ARN ne s'apparient normalement pas sur toute leur longueur. Cependant, les brins d'ARN se replient couramment grâce à l'appariement de bases spécifiques qui forment des liaisons hydrogène. Seuls deux appariements de bases différents peuvent se produire, à savoir A-U et G-C. A et U forment deux liaisons hydrogène, tandis que G et C en forment trois, ce qui rend ce dernier appariement légèrement plus stable.
Repliement de l'ARN
De cette manière, les molécules d'ARN peuvent former des structures secondaires bien définies qui sont cruciales pour leur fonction. Les ARN de transfert (ARNt) en sont un exemple important. La structure de repliement bidimensionnelle des ARNt a la forme typique d'une feuille de trèfle avec trois boucles spécifiques et une quatrième boucle variable de bases non appariées, tandis que les tiges ou bras sont des régions à bases appariées et localement à double brin. La structure tridimensionnelle réelle, représentée à droite, est plus compliquée, car il existe un repliement supplémentaire des différents bras.
