Si un codon a 4 bases au lieu de 3, comment cela changerait-il la structure de l’ARNt?

Pour vérifier la possibilité que quatre codons peuvent être utilisés pour coder un polypeptide protéique et l’ARNt avec quatre anti codons porte l’acide aminé? Le groupe Chin a fait une recherche impressionnante à l’université de Cambridge, Royaume-Uni. Ici, je donne l’essentiel de ce travail et vous pouvez lire la publication complète pour une meilleure information.

Ils ont créé un système de codon à quatre nucléotides et ici la molécule d’ADN est la même mais la machinerie cellulaire est différente, ce qui décode les transcrits d’ARN et interprète la séquence nucléotidique. Dans le processus de traduction habituel, les ribosomes et les complexes protéiques agissent comme une plate-forme et l’ARN messager est lu et décodé lorsque l’ARNm sert trois nucléotides à la fois. L’ARN de transfert ou l’ARNt est une molécule d’ARN courte qui fait la navette de l’acide aminé approprié au ribosome, mais ne se fixera que si le codon approprié est servi par le ribosome.

Pour changer l’interprétation du code génétique de trois mots à quatre lettres, Chin et ses collègues ont dû fabriquer de nouveaux ribosomes et de nouveaux ARNt. Pour créer ces nouveaux ribosomes, ils ont conçu des ribosomes orthogonaux ou des O-ribosomes. O-ribosomes sont des gènes insérés pour produire des ribosomes supplémentaires qui opèrent dans la cellule à côté des ribosomes réguliers. La cellule fonctionne parce qu’elle a les ribosomes réguliers pour maintenir sa viabilité. L’ARN ribosomal dans les O-ribosomes est libre d’être muté pour créer de nouveaux caractères non naturels: dans ce cas, la capacité de servir de plate-forme lit les codons à quatre lettres. Ils ont sélectionné des cellules bactériennes d’Escherichia coli exprimant un O-ribosome qui traduisait un codon de quatre lettres dans un gène, qui autrement serait non traduit par le ribosome régulier. Le gène confère aux cellules bactériennes une résistance à l’antibiotique chloramphénicol. Ainsi, les cellules qui survivent à un dosage de chloramphénicol sont celles qui ont des O-ribosomes fonctionnels, car elles ont le gène de résistance au chloramphenicol qui est traduit par les O-ribosomes.

Ils ont également créé de nouveaux ARNt qui ont un anticodon à quatre nucléotides (la partie qui se lie de manière complémentaire à l’ARN messager). Ainsi, les cellules E. coli survivantes ont une population de O-ribosomes fonctionnels, de ribosomes réguliers, d’ARNt modifié (avec un anticodon de quatre lettres) et d’ARNt régulier. Puis ils ont pris leur travail un peu plus loin. Chaque ARNt de trois lettres porte un acide aminé spécifique, en fonction de son anticodon. Ainsi tRNAAAG aura toujours une phénylalanine attachée car CTT (le complément d’AAG sur l’ARN messager) code pour la phénylalanine. Si vous commencez à vous tromper avec cela, la machinerie de traduction produira des protéines non fonctionnelles, qui tueront probablement les cellules assez rapidement. Mais avec les machines à code orthogonal à 4 lettres, ce n’est pas vraiment un problème: la machine orthogonale fonctionne à côté de la machine normale. En outre, il n’y a pas d’acides aminés naturellement attribués à un code à quatre lettres, parce que ce code n’apparaît pas dans la nature en premier lieu! Le laboratoire de Chin a donc attribué des acides aminés non naturels à un code de quatre lettres. L’acide aminé p-azido-l-phénylalanine non naturel a été attribué à tRNAUCCU. Ils ont ensuite montré que l’ensemble de la machinerie de traduction alternative fonctionnait en synthétisant un mutant de la protéine calmoduline qui utilisait cet acide aminé dans sa structure.

Référence:

Neumann, H., Wang, K., Davis, L., Garcia-Alai, M., et Chin, J. (2010). Encodage de plusieurs acides aminés non naturels via l’évolution d’un ribosome quadruplet-décodeur Nature DOI: 10.1038 / nature08817

1. Augmenter le diamètre de la boucle anticodon

2.5’Wooble base pourrait être 2 d’où l’aplatissement graduel pourrait être légèrement

3. Selon le positionnement de liaison d’hydrogène, il devrait peut-être être échangé donc des changements conformationnels dans la structure secondaire et tertiaire seraient vus