La synthèse des acides nucléiques et des protéines est liée par une série d’étapes qui se produisent dans les cellules biologiques. L’information génétique d’un organisme vivant, codée dans son acide désoxyribonucléique (ADN), s’exprime par la synthèse de protéines. Les interactions de la synthèse des acides nucléiques et des protéines peuvent être décomposées en deux processus : la transcription, dans laquelle l’information contenue dans l’ADN est transcrite sur une matrice d’acide ribonucléique (ARN), et la traduction, dans laquelle la matrice d’ARN est utilisée pour former une protéine.
Une molécule d’ADN se compose de deux longues chaînes de sous-unités appelées nucléotides, qui sont liées les unes aux autres pour former la forme caractéristique de la double hélice. Chaque nucléotide comprend un composant moléculaire appelé nucléobase, dont il existe quatre types : adénine (A), guanine (G), cytosine (C) et thymine (T). Dans l’ARN, la thymine est remplacée par l’uracile (U). L’information génétique de l’organisme est stockée dans des motifs répétitifs de ces quatre bases. Chaque nucléobase forme une paire de bases avec une nucléobase complémentaire sur le brin opposé – l’adénine se lie à la thymine ou à l’uracile, et la guanine se lie à la cytosine.
Au cours de la transcription, la première étape pour relier la synthèse des acides nucléiques et des protéines, les enzymes divisent l’ADN en ses deux brins constitutifs. Une molécule d’ARN messager (ARNm) est ensuite assemblée à partir de la matrice d’ADN exposée. L’ARNm est formé par des enzymes qui attachent des bases nucléiques complémentaires à celles de l’ADN, créant une copie de l’information dans une chaîne de nucléotides. Cette chaîne est ensuite libérée de l’ADN, formant une molécule d’ARNm simple brin.
La transcription se produit dans le noyau de la cellule, mais l’étape suivante, la traduction, se produit dans le cytoplasme, plus précisément sur le site des organites appelés ribosomes. L’ARNm se déplace vers le ribosome et est décodé en ensembles de codons à trois nucléotides. Chaque codon de l’ARNm correspond à un anticodon complémentaire porté par une molécule d’ARN de transfert (ARNt). Par exemple, le codon d’ARNm avec les bases GAU correspond à l’anticodon d’ARNt CUA.
Chaque molécule d’ARNt se compose du triplet de nucléotides attaché à un acide aminé spécifique. Lorsque les ARNt se lient au brin d’ARNm, les acides aminés qu’ils transportent se lient ensemble, formant une chaîne polypeptidique. Finalement, la traduction est terminée et la chaîne polypeptidique est terminée, formant une protéine.
La transcription et la traduction relient la synthèse des acides nucléiques et des protéines de plusieurs manières. L’information contenue dans l’ARNm contrôle la séquence d’acides aminés dans la chaîne polypeptidique et détermine ainsi la protéine en cours de formation. L’ARNm est construit à partir de la séquence d’ADN d’origine. L’ARNt, un autre acide nucléique, joue également un rôle important dans la construction de la chaîne polypeptidique. De cette manière, la synthèse des acides nucléiques et des protéines sont des concepts biologiques qui sont étroitement liés.