Nirenberg, au début des années 1960, élucide le code génétique avec une expérience restée célèbre.
Il reçoit le prix Nobel de "Physiologie ou Médecine" en 1968 avec Robert W. Holley et Har Gobind Khorana pour "son interprétation du code génétique et son rôle dans la synthèse protéique".
- On veut trouver la "règle de correspondance" entre un codon et un acide aminé.
Notion évoquée dans ce dossier
- le code génétique
Source : https://profiles.nlm.nih.gov/spotlight/jj/catalog/nlm:nlmuid-101584910X16-img
- L'ensemble de ces "règles de correspondance" entre codons et acides aminés forme le code génétique, une sorte de"dictionnaire de traduction ARNm/protéine".
Document 1 - Protocole
Nirenberg réalise la synthèse d'une très courte protéine in vitro à partir d'un ARNm de synthèse. Cet ARNm n'est formé que d'une seule sorte de base azotée (par exemple : UUUUUUUUUUUUUU…, qu'il appellera "poly-U"). Il ajoute un acide aminé marqué (avec un isotope radioactif) et réalise 20 essais successifs en marquant à chaque fois un acide aminé différent. Il verse ensuite le contenu du tube sur un filtre et en mesure la radioactivité.
Source (flacon de poly U) : https://history.nih.gov/exhibits/nirenberg/HS4_polyU.htm
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| Source : http://www.edu.upmc.fr/sdv/docs_sdvbmc/Licence/biocel/lv101denoul/traduct.pdf (modifié) |
"aa" : acide aminé
Pistes d'exploitation
- Pourquoi Nirenberg ne marque-t-il pas les 20 acides aminés en même temps ?
- À quoi sert l'étape de filtration ?
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Comment, à partir de ce protocole et sans analyse supplémentaire, a-t-il pu déterminer la nature des acides aminés présents dans la protéine fabriquée ?
Coup de pouce
L'ARNm messager porte le même type d'information que la molécule d'ADN dont il est le résultat de la transcription.
Cette information est utilisée par la cellule (ici, on a conservé que les éléments essentiels de cette "machinerie cellulaire" pour fabriquer une protéine.
Les acides aminés sont des nutriments, de très petite taille, alors que les protéines sont en général de (très) grosses molécules.
Source : X
Document 2 - Résultats
Avec un ARNm poly-U, Nirenberg ne détecte de radioactivité sur aucun des filtres, à l'exception de l'essai dans lequel il a marqué la phénylalanine (Phe).
- avec un ARNm poly-A, la protéine obtenue n'est composée que de lysine (Lys) ;
- avec un ARNm poly-C, la protéine obtenue n'est composée que de proline (Pro) ;
- avec un ARNm poly-G, la protéine obtenue n'est composée que de glycine (Gly).
Pistes d'exploitation
- Interpréter ces résultats expérimentaux.
- Construire un tableau permettant de noter tous les résultats de Nirenberg.
Coup de pouce
Le code génétique : un modèle circulaire
Source : http://www.firmalis.com/produits/nutrition/mixes-nutritionnels/
L'élucidation de la correspondance entre les codons formés de bases différentes a nécessité d'autres recherches. Citons par exemple :
- avec un ARNm poly-UUA, la protéine obtenue n'est composée que de leucine (Leu) ;
- avec un ARNm poly-AGC la protéine obtenue n'est composée que de sérine (Ser) ;
- avec un ARNm poly-UAA, poly-UAG ou poly-UGA, aucune protéine n'est formée.
- Une page d'un cahier de recherche de Nirenberg