La méthode standard de production de protéines ou de synthèse de protéines comprend deux parties : la transcription des protéines et la traduction des protéines. La transcription des protéines fait une copie d’acide ribonucléique (ARN) d’un gène qui porte le modèle pour fabriquer la protéine nécessaire. Dans la traduction des protéines, l’ARN est utilisé pour fabriquer une protéine à l’aide de blocs de construction d’acides aminés. Les bactéries, qui sont des procaryotes, produisent des protéines avec une méthode plus simple qui n’implique aucun changement post-transcription ou post-traduction. Les animaux plus complexes, tels que les humains, sont des eucaryotes et modifient l’ARN et les protéines lors de la production de protéines.
La transcription des protéines a lieu dans le noyau d’une cellule, où se trouve l’acide désoxyribonucléique (ADN). L’ADN est la partie génétique ou héréditaire d’une cellule, et les gènes qu’il contient commandent les protéines qui sont ensuite produites dans la cellule. Au cours de la transcription, un gène d’ADN est utilisé pour fabriquer de l’ARN messager (ARNm), qui est une copie d’ARN. L’ARN polymérase, une enzyme, effectue la transcription.
Le processus de traduction des protéines est effectué dans le cytoplasme de la cellule, qui est tout ce qui se trouve dans la cellule à l’extérieur du noyau. En traduction, la copie d’ARNm d’un gène est utilisée pour ajouter des acides aminés dans le bon ordre pour fabriquer la protéine. La traduction utilise une structure appelée ribosome pour produire des protéines.
L’ARNm contient des codons, dont chacun code pour l’un des 20 acides aminés. Le ribosome prend en sandwich l’ARNm. L’ARN de transfert (ARNt) est utilisé pour introduire un nouvel acide aminé qui correspond au codon exposé dans l’ARNm. Ensuite, tout change, un nouveau codon est disponible et un nouvel ARNt apporte l’acide aminé suivant. Cela continue jusqu’à ce qu’un codon stop soit atteint, indiquant que la protéine est complètement produite.
Il existe un moyen aussi simple de se rappeler quelles méthodes de production de protéines font quoi. Transcrire quelque chose, c’est le copier. L’ADN et l’ARN sont des molécules très similaires, donc prendre de l’ADN et faire une copie d’ARN reviendrait à le transcrire, cette étape est donc appelée transcription.
Traduire, c’est prendre une langue et la déchiffrer dans une autre langue. L’ARN et les protéines sont fabriqués avec des blocs de construction différents et sont donc des molécules très différentes. Il existe un code génétique universel qui est utilisé pour traduire ce qui se trouve dans l’ARN en éléments constitutifs d’acides aminés d’une protéine, donc transformer l’ARN en protéine s’appelle la traduction.
Les cellules eucaryotes, qui comprennent la plupart des animaux, de la levure à l’homme, effectuent des modifications post-transcription et post-traduction au cours de la production de protéines. Les changements post-transcription impliquent un processus appelé épissage, qui est nécessaire pour fabriquer une molécule d’ARNm fonctionnelle. Un transcrit pré-ARNm contient deux parties, les exons qui sont nécessaires à la deuxième étape de la production de protéines et les introns qui ne sont pas nécessaires. Lors de l’épissage, les introns sont découpés et les exons sont réunis. Au cours de l’épissage, les exons peuvent également être réarrangés à partir d’un gène pour créer différentes protéines.
Les modifications post-traduction impliquent d’aider le repliement de la protéine ainsi que de diriger correctement la protéine dans la cellule. Souvent, une protéine commence par ce qu’on appelle un peptide signal. Ce peptide signal agit comme une adresse pour diriger la protéine là où elle est nécessaire dans la cellule et est ensuite généralement retiré une fois que la protéine a atteint sa désignation. La plupart des protéines eucaryotes ne peuvent pas, à elles seules, se replier dans leurs formes tridimensionnelles spécifiques. Les protéines chaperons aident ensuite les protéines à se replier en molécules fonctionnelles.