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L'ADN est une molécule longue, flexible et à double hélice que l'on retrouve dans toutes les cellules de tout organisme vivant. Cette molécule est constitué de quatre sous-unités, Adénine, Thymine, Cytosine et Guanine. Ces sous-unités, appelées nucléotides, sont les barreaux de l'échelle dans le diagramme de droite et sont disposées selon une séquence spécifique qui codifie souvent la production de protéines. Cependant, ces séquences ne servent pas seulement à la production de protéines, mais aussi à la formation de facteurs de régulation des protéines. C'est cette partie qui nous intéresse ! Nous voulons comprendre comment la séquence de l'ADN peut déterminer le moment et la quantité de production d'une particulière protéine par la cellule.
Les protéines sont également composées de sous-unités appelées acides aminés qui forment des liens relativement forts les unes avec les autres, appelés liaisons peptidiques. Ces chaînes de molécules adoptent des structures tridimensionnelles qui déterminent leur fonction. Vous pouvez voir de beaux exemples de protéines en intéraction 3D dans les pages de Proteopedia ou de "The Protein Data Bank 101" où j'ai trouvé cette belle vidéo sur les protéines et leur structure.
L'ADN dans la cellule n'est jamais seul mais se trouve toujours lié par des protéines. Ces protéines peuvent l'emballer, le protéger, le réparer, le copier lorsque les cellules se divisent, et réguler l'expression des gènes, codant pour d'autres protéines. Dans les cellules bactériennes, les complexes protéines-ADN ont tendance à être très dynamiques, avec des protéines qui se déplacent en permanence sur l'ADN. D'autre part, les cellules eucaryotes ont une organisation plus stable des chromosomes, en particulier dans des régions spécifiques "génétiquement silencieuses" appelées hétérochormatine.
Chaque cellule a besoin d'ADN. Lorsqu'une cellule se divise en deux, elle doit copier son ADN pour que chaque fille ait un génome complet. C'est le processus de réplication de l'ADN.
Vous trouverez ci-dessous deux images de Wikipédia montrant la protéine Cro liée à l'ADN. Dans la première image, la protéine est représentée soit dans un modèle de remplissage de l'espace (ci-dessous), qui montre plus précisément le volume réel de la protéine, soit avec un modèle qui montre le chemin de la chaîne d'acides aminés (ci-dessus). L'ADN chargé négativement se déforme légèrement dans ses tentatives d'enroulement autour de la protéine chargée positivement.
Dans la deuxième image, l'ADN est plus fortement déformé. Cela se produit lorsque l'ADN s'enroule autour de protéines organisationnelles appelées histones. Ce complexe ADN-protéine est appelé nucléosome et donne à l'ADN la capacité d'emballer et de condenser l'information génétique dans les chromosomes.
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