2.4D : Ribosomes

La densité des sous-unités ribosomales

Les ribosomes sont composés de deux sous-unités qui s’assemblent pour traduire l’ARN messager (ARNm) en polypeptides et protéines lors de la traduction et sont généralement décrits en termes de densité. La densité est la masse d’une molécule ou d’une particule divisée par son volume et est mesurée en unités Svedberg (S), une unité de densité correspondant à la vitesse relative de sédimentation lors d’une centrifugation à ultra-haute vitesse. Plus la valeur S est élevée, plus la particule est dense.

Les sous-unités ribosomiques sont composées d’ARN ribosomal (ARNr) et de protéines. Les sous-unités ribosomiques ayant des valeurs S différentes sont composées de différentes molécules d’ARNr, ainsi que de différentes protéines. Rappelons que l’ARN est un polymère de ribonucléotides contenant la base azotée adénine, uracile, guanine ou cytosine. Les différentes molécules d’ARNr sont de longueurs différentes et présentent un ordre différent de ces bases ribonucléotidiques. L’ARNr étant monocaténaire, de nombreuses bases nucléotidiques de l’ARNr sont impliquées dans des liaisons hydrogène intrastrand et c’est ce qui donne à la molécule d’ARNr sa forme spécifique (voir figure \(\PageIndex{1}\)). Cette forme, à son tour, contribue à déterminer sa fonction, tout comme les interactions entre les acides aminés d’une protéine déterminent la forme et la fonction de cette protéine (voir figure \(\PageIndex{2}\)).

Illustration d’un ARNr 16S chez Escherichia coli

Animation d’un ARNr 16S

Illustration de l’enzyme catalase

Les ribosomes procaryotes, par exemple, sont composés de deux sous-unités de densité 50S et 30S. La sous-unité 30S contient un ARNr 16S long de 1540 nucléotides et 21 protéines ; la sous-unité 50S contient un ARNr 5S long de 120 nucléotides, un ARNr 23S long de 2900 nucléotides et 31 protéines. Les deux sous-unités se combinent pendant la synthèse des protéines pour former un ribosome 70S complet.

Les sous-unités ribosomiques eucaryotes ont des densités de 60S et 40S car elles contiennent des molécules d’ARNr et des protéines différentes de celles des sous-unités ribosomiques procaryotes. Chez la plupart des eucaryotes, la sous-unité 40S contient un ARNr 18S de 1900 nucléotides de long et environ 33 protéines ; la sous-unité 60S contient un ARNr 5S de 120 nucléotides de long, un ARNr 5.8S de 160 nucléotides de long, un ARNr 28S de 4700 nucléotides de long, et environ 49 protéines. Les deux sous-unités se combinent pendant la synthèse des protéines pour former un ribosome 80S complet d’environ 25nm de diamètre.

En raison de cette différence dans les ARNr spécifiques et les protéines la « forme » qui en résulte, il existe des médicaments qui peuvent se lier soit à une sous-unité ribosomale 30S ou 50S d’un ribosome procaryote et bloquer ensuite sa fonction, mais qui sont incapables de se lier à la sous-unité 40S ou 60S équivalente d’un ribosome eucaryote.