Synthèse de l’acide nucléique/rupture
L’acide nucléique désoxyribose (ADN) a été découvert pour la première fois en 1869 par le scientifique suisse, Friedrich Miescher. Les acides nucléiques sont des biopolymères constitués de monomères nucléotidiques qui sont composés de trois fragments, un sucre à cinq carbones, un groupe phosphate et une base azotée. L’ADN contient du désoxyribose comme composant sucre et l’ARN contient du ribose comme sucre. Les polynucléotides sont formés par des liaisons covalentes entre le phosphate d’un nucléotide et le sucre d’un autre, ce qui donne des liaisons phosphodiester. Les acides nucléiques sont les principales molécules d’information de toutes les formes de vie connues, car ils codent, transmettent et expriment l’information génétique. L’élucidation de la structure de l’ADN par Watson et Crick en 1953 a immédiatement suggéré le mécanisme semi-conservateur par lequel l’ADN est fidèlement reproduit, mécanisme qui a ensuite été démontré par Meselson et Stahl. La capacité des séquences d’ADN à être copiées dans l’ARN ou dans des copies d’ADN avec une grande fidélité et en fonction d’un modèle est l’un des processus les plus fondamentaux des organismes vivants. Le transfert de l’information génétique de l’ADN à l’ARN puis aux protéines est considéré comme le processus fondamental de tous les systèmes vivants. Cependant, comme c’est le cas dans certains virus, il est possible de transférer des informations codées en séquence de l’ARN à l’ADN par transcription inverse. Les sujets de cette section de l’Encyclopédie de biologie cellulaire couvrent tous les rôles majeurs des acides nucléiques dans le transfert d’information, y compris les mécanismes par lesquels l’information génétique est régulée. Cette section couvre en outre la façon dont les molécules d’ARN transmettent, éditent, épissent et régulent l’expression de l’information génétique – des processus qui augmentent considérablement le nombre de combinaisons dans lesquelles les séquences codant pour les protéines peuvent être utilisées.
Les sujets de cette section, dans l’ordre, sont : Comparaison des composants du réplisome bactérien et eucaryote, qui décrit les structures et les mécanismes de la machinerie protéique qui réplique l’ADN chez les bactéries et les eucaryotes ; ARN de transfert, qui décrit non seulement comment les ARNt servent de molécules adaptatrices pour traduire les séquences d’ARNm en séquence protéique, mais aussi les rôles des ARNt dans de nombreux autres processus cellulaires ; ARN messager (ARNm) : The Link between DNA and Protein compare la structure et les fonctions de l’ARNm chez les bactéries et les eucaryotes et explique comment les mutations dans les régions non traduites de l’ARNm contribuent aux maladies humaines ; Telomeres and Telomerase décrit les structures de coiffage des extrémités, appelées télomères, sur les chromosomes eucaryotes, qui sont essentielles à la stabilité des chromosomes, et aborde l’importance des enzymes télomérases dans la maintenance des télomères ; Telomere Biology décrit comment les télomères maintiennent la stabilité du génome et empêchent la sénescence cellulaire, et comment les cellules cancéreuses contournent les limites normales de l’élongation des télomères pour gagner l’immortalité ; Small RNAs/Cancer passe en revue la découverte, la biogenèse et les rôles des microARN dans l’étiologie du cancer ; Eukaryotic Nucleotide Excision Repair décrit les mécanismes de réparation de l’ADN hautement conservés qui éliminent et réparent une grande variété de lésions chimiques dans la structure de l’ADN, qui dans certains cas contribuent à l’apparition du cancer ; The Base Excision Repair Pathway passe en revue une voie qui est essentielle à la stabilité génomique en corrigeant les petites lésions des bases de l’ADN, d’abord en excisant le locus endommagé, puis en remplaçant les nucléotides endommagés par les bons ; La réparation de l’ADN par recombinaison homologue passe en revue les mécanismes et les protéines impliqués dans la réparation des lésions complexes de l’ADN par recombinaison homologue, ainsi que la manière dont certaines protéines de recombinaison homologue protègent les fourches de réplication bloquées. La transcription chez les procaryotes passe en revue les connaissances actuelles sur la transcription chez les bactéries, de la reconnaissance de l’ADN à la fin de la synthèse de l’ARN ; La régulation de la transcription chez les eucaryotes décrit les modèles actuels de régulation de la transcription chez les eucaryotes ; L’activation à distance de la transcription par les amplificateurs examine comment les amplificateurs d’ADN agissant à distance activent la transcription par bouclage de la chromatine ; Les miARN/petits ARN non codants décrivent comment les ARNm précurseurs chez les eucaryotes sont épissés pour éliminer les séquences intermédiaires par un complexe ribonucléoprotéique appelé épissage ; L’épissage des pré-ARNm : Function and Dysfunction approfondit le processus d’épissage du pré-ARNm et décrit les maladies humaines résultant d’un dérèglement de la machinerie d’épissage ; Ribosomal RNAs and Protein Synthesis aborde la structure des ribosomes et la façon dont l’ARN ribosomal fonctionne dans la synthèse des protéines ; miRNAs/Small Noncoding RNAs passe en revue nos connaissances actuelles sur la synthèse et le traitement biologiques des microRNAs, qui ont généralement 22 nucléotides de long et fonctionnent dans la répression de la traduction et d’autres processus de régulation ; The Interplay between Eukaryotic mRNA Degradation and Translation résume les vues actuelles sur la façon dont la dégradation des ARNm eucaryotes s’interconnecte avec la traduction des ARNm pour réguler l’expression des gènes ; Riboswitches and Ribozymes décrit les rôles biologiques et le potentiel en tant qu’outils des riboswitches et des ribozymes, qui sont des régions de l’ARNm qui régulent l’expression des gènes en liant de petites molécules, ou sont des ARN qui catalysent des réactions chimiques, respectivement ; Transgenesis and Gene Replacement présente une vue d’ensemble des méthodes les plus largement utilisées pour manipuler expérimentalement les génomes des mammifères afin de comprendre les fonctions des gènes ; et see Viral Nucleic Acids fournit une vue d’ensemble des génomes viraux, qui peuvent être soit de l’ARN ou de l’ADN, et comment ils sont répliqués dans les cellules hôtes. Cette collection d’articles sur les acides nucléiques permet non seulement au lecteur de comprendre l’état de la science dans le domaine de la recherche sur les acides nucléiques, mais fournit également une base solide pour des investigations plus ciblées sur le sujet.