Épissage
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Chez les organismes supérieurs (eucaryotes), les gènes qui codent pour des protéines sont constitués d'une suite d'exons et d'introns alternés. Ex: Exon1-Intron1-Exon2-Intron2-Exon3.
Lors de la transcription un pre-ARNm est synthétisé, celui-ci va être épissé pour donner lieu à l'ARNm dit mature. L'épissage est un processus qui se produit dans le noyau de la cellule et qui consiste en l'excision des introns et en la ligature des exons. L 'ARNm mature, constitué des seuls exons, est alors exporté vers le cytoplasme pour être traduit en protéine.
L'épissage est assuré par un ensemble de complexes ribonucléoprotéiques appelé collectivement spliceosome (épissage = splicing en anglais). Chaque complexe, appelé snRNP pour small nuclear RiboNucleoProtein, contient un ARN et plusieurs protéines. Il existe également des introns auto-épissables, c'est à dire capable de s'exciser seuls, dans les mitochondries, les plastes et certaines bactéries.
Par analogie avec le fonctionnement du ribosome, on pense que dans le spliceosome, c'est l'ARN qui est catalytique et donc que le spliceosome est un ribozyme. Le mécanisme catalytique exact du spliceosome est encore inconnu
Sommaire |
[] Structure des introns
Les jonctions intron/exon contiennent des séquences nucléotidiques caractéristiques qui sont conservées. Ces séquences sont reconnues par le spliceosome. L'intron contient en plus une séquence interne, dite boite de branchement. Cette boite de branchement comporte une adénosine qui joue un rôle central dans le processus d'épissage.
L'épissage proprement s'effectue en deux temps, on a tout d'abord une attaque nucléophile du 2'-OH du ribose de l'adénosine de la boite de branchement sur le phosphate de la jonction exon-intron en 5'. Après cette coupure, le 3'-OH libéré au niveau de l'exon amont attaque le phosphate de la jonction intron-exon en aval. Les produits de cette réaction sont d'une part les deux exons ligaturés correctement et d'autre part, l'intron cyclisé au niveau de l'adénosine de la boite de branchement. En raison de sa forme particulière, cette forme de l'intron est appelée lasso (en: lariat). Le lasso est finalement ouvert par une enzyme de débranchement afin de pouvoir être recyclé
[] Mécanisme d'épissage
[] Les snRNP
Les snRNP ou small nuclear ribonucleoproteins sont des composants du spliceosome présents dans le noyau des cellules eucaryotes. Le procesus d'épissage canonique fait appel à cinq snRNP, appelés U1, U2, U4, U5 et U6. Chacun de ces snRNP est composé d'un ARN, appelé snARN, et de plusieurs proteines. Parmi les protéines associées, certaines sont communes à tous les snRNP et d'autres sont spécifiques de chacun d'entre eux. Les proteines communes sont appelées protéines Sm, elles sont au nombre de sept et s'associent pour former un anneau heptamérique entourant un segment du snARN.
Les protéines spécifiques sont en nombre variable, il y en a par exemple deux pour U1, U1A et U1-70K.
[] Introns autocatalytiques
[] Épissage alternatif
Chez les Eucaryotes uniquement, c'est une étape nécessaire pour rendre un ARN messager viable à la traduction. Cette étape consiste à la délétion des introns ou des exons qui ne seront pas nécessaires au codage de la protéine, à l'addition d'une coiffe méthylée en 5' et d'un élongement polyadénylé (aussi appelé queue poly A) en 3'. Ces derniers éléments seront nécessaires au déplacement de l'ARN messager du noyau vers le cytoplasme, où il sera traduit par les ribozymes, ainsi qu'à sa stabilité, puisqu'il ne sera plus attaquable par les ARNs nucléosidases.
En effet le spliceosome reconnaît des signaux d'épissage, comme pour un signal radio, ces signaux d'épissage sont plus ou moins forts, ce qui implique que le spliceosome les reconnait plus ou moins bien.
Ces signaux sont simplement des séquences spécifiques de nucléotides.
Les signaux faibles sont appelés « signaux d'épissage alternatif », ils vont permettre à un pre-ARNm d'être épissé en plusieurs ARNm matures. Par opposition les signaux forts sont appelés « signaux constitutifs ».
C'est ainsi qu'un gène peut coder pour plusieurs protéines. L'épissage alternatif joue un rôle très important dans le développement des cellules, l'organisation des tissus et même dans le développement d'un individu. (ex : le gène Slx pour la différentiation du sexe chez la drosophile). Aujourd'hui, il est admis que près de 60% des gènes chez l'être humain subissent l'épissage alternatif, c'est le phénomène qui explique la surprise des chercheurs qui lors de l'analyse du génome humain ont calculé que ce dernier contiendrait entre 25 et 30 000 gènes. Et le dogme « 1 gène pour 1 protéine » n'est plus.
Dans certains cas extrêmes, l'épissage alternatif permet à un seul gène de coder pour plus de protéines que tous les autres réunis. C'est le cas pour Dscam chez la drosophile qui peut coder jusqu'a 96 000 protéines différentes (en théorie).
[] Voir aussi
Une animation plus que didactique (en anglais)
Compgen, www.cgen.com (page consultée le 05 juillet 2004) < http://www.cgen.com/research/altsplicing_presentation/ >
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