Après avoir été transporté dans le cytoplasme, l'ARN est traduit en protéine. Le contrôle de ce processus dépend en grande partie de la molécule d'ARN.

Comme nous l'avons vu précédemment, la stabilité de l'ARN aura un impact important sur sa traduction en protéine. À mesure que la stabilité change, le temps dont il dispose pour la traduction change également.

Le complexe d'initiation et le taux de traduction

Comme la transcription, la traduction est contrôlée par des protéines qui se lient et initient le processus. Dans la traduction, le complexe qui s'assemble pour démarrer le processus est appelé le complexe d'initiation de la traduction. Chez les eucaryotes, la traduction est initiée par la liaison du met-ARNi initiateur au ribosome 40S. Cet ARNt est amené au ribosome 40S par un facteur d'initiation de la protéine, le facteur d'initiation eucaryote-2 (eIF-2). La protéine eIF-2 se lie à la molécule de haute énergie guanosine triphosphate (GTP). Le complexe ARNt eIF2-GTP se lie ensuite au ribosome 40S. Un deuxième complexe se forme sur l'ARNm. Plusieurs facteurs d'initiation différents reconnaissent la coiffe 5' de l'ARNm et les protéines liées à la queue poly-A du même ARNm, formant ainsi l'ARNm en une boucle. La protéine eIF4F de liaison à la coiffe réunit le complexe d'ARNm et le complexe de ribosomes 40S. Le ribosome balaye ensuite l'ARNm jusqu'à ce qu'il trouve un codon de départ AUG. Lorsque l'anticodon de l'ARNt initiateur et le codon de départ sont alignés, le GTP est hydrolysé, les facteurs d'initiation sont libérés et la grande sous-unité ribosomique 60S se lie pour former le complexe de traduction. La liaison de l'eIF-2 à l'ARN est contrôlée par phosphorylation. Si l'eIF-2 est phosphorylé, il subit un changement de conformation et ne peut pas se lier au GTP. Par conséquent, le complexe d'initiation ne peut pas se former correctement et la traduction est entravée. Lorsque les eIF-2 restent non phosphorylés, le complexe d'initiation peut se former normalement et la traduction peut se poursuivre.

L'expression des gènes peut être contrôlée par des facteurs qui lient le complexe d'initiation de la traduction.

Une augmentation des niveaux de phosphorylation de l'eIF-2 a été observée chez les patients atteints de maladies neurodégénératives telles que les maladies d'Alzheimer, de Parkinson et de Huntington. Quel impact pensez-vous que cela pourrait avoir sur la synthèse des protéines ?

Modifications chimiques, activité des protéines et longévité

Les protéines peuvent être modifiées chimiquement par l'ajout de groupes incluant les groupes méthyle, phosphate, acétyle et ubiquitine. L'ajout ou le retrait de ces groupes des protéines régule leur activité ou la durée de leur existence dans la cellule. Parfois, ces modifications peuvent réguler l'endroit où une protéine se trouve dans la cellule - par exemple, dans le noyau, dans le cytoplasme, ou attachée à la membrane plasmique.

Les modifications chimiques se produisent en réponse à des stimuli externes tels que le stress, le manque de nutriments, la chaleur ou l'exposition à la lumière ultraviolette. Ces modifications peuvent altérer l'accessibilité épigénétique, la transcription, la stabilité de l'ARNm ou la traduction, ce qui entraîne des changements dans l'expression de divers gènes. C'est un moyen efficace pour la cellule de modifier rapidement les niveaux de protéines spécifiques en réponse à l'environnement. Comme les protéines interviennent à chaque étape de la régulation des gènes, la phosphorylation d'une protéine (selon la protéine modifiée) peut modifier l'accessibilité au chromosome, la traduction (en altérant la liaison ou la fonction du facteur de transcription), la navette nucléaire (en influençant les modifications du complexe des pores nucléaires), la stabilité de l'ARN (en se liant ou non à l'ARN pour réguler sa stabilité), la traduction (augmentation ou diminution) ou les modifications post-traductionnelles (ajout ou retrait de phosphates ou autres modifications chimiques).

L'ajout d'un groupe ubiquitine à une protéine marque cette protéine pour la dégradation. L'ubiquitine agit comme un drapeau indiquant que la durée de vie de la protéine est complète. Ces protéines sont déplacées vers le protéasome, un organite qui fonctionne pour éliminer les protéines, pour être dégradées. Une façon de contrôler l'expression des gènes consiste donc à modifier la longévité de la protéine.

Les protéines portant le marqueur ubiquitine sont marquées pour être dégradées dans le protéasome.

D'après Eukaryotic Translational and Post-translational Gene Regulation