Cadre de lecture — Wikipédia

Cadre de lecture
En biologie moléculaire, un cadre de lecture est un mode de
regroupement des nucléotides constituant la séquence d'un acide
nucléique — ADN et ARN — en triplets consécutifs, qui se succèdent
sans interruption ni recouvrement. Lorsque ces triplets encodent des
acides aminés ou la fin de la traduction génétique, ils sont appelés
codons.
Exemple de cadres de lecture dans un segment d'ADN :
AGG·TGA·CAC·CGC·AAG·CCT·TAT·ATT·AGC
A·GGT·GAC·ACC·GCA·AGC·CTT·ATA·TTA·GC
AG·GTG·ACA·CCG·CAA·GCC·TTA·TAT·TAG·C
Chaque brin d'acide nucléique possède une extrémité phosphoryle,
dite extrémité 5', et une extrémité hydroxyle, dite extrémité 3’. Elles
définissent le sens 5’ → 3’. Dans le cas d'un acide nucléique
monocaténaire, il existe trois cadres de lecture possible dans le
sens 5’ → 3’, chacun correspondant à une suite différente de triplets
de nucléotides. Dans le cas d'un acide nucléique bicaténaire, il existe
en tout six cadres de lecture distincts, trois pour chaque brin. Dans
la mesure où ces deux brins sont antiparallèles, le sens 5’ → 3’ du
second brin correspond au sens 3’ → 5’ du premier[1].
En général, chaque segment d'acide nucléique ne contient au plus
qu'un seul cadre de lecture ayant une signification biologique, ce
qu'on appelle un cadre de lecture ouvert. Certains ARN de transfert
de virus peuvent cependant être traduits selon plusieurs cadres de
lecture ouverts, correspondant à des gènes chevauchants. Il existe
au moins un exemple de cadres de lecture superposés dans l'ADN
mitochondrial des mammifères encodant deux sous-unités d'une
ATPase.
Code génétique
Article détaillé : code génétique.
La séquence des protéines est encodée par la séquence des codons
de l'ADN. Dans la mesure où l'ADN est bicaténaire, chaque séquence
d'ADN peut être lue de six façons différentes, correspondant à six
cadres de lecture. Au cours de la transcription, l'ARN polymérase lit
le brin d'ADN dans le sens 3’ → 5’ tandis que le brin d'ARN messager
est synthétisé dans le sens 5’ → 3’. L'ARN messager est
monocaténaire, et ne porte donc que trois cadres de lecture, dont un
seul est normalement traduit ; les codons y sont traduits dans le
sens 5’ → 3’ par les ribosomes.
Cadre de lecture ouvert
Article détaillé : cadre de lecture ouvert.
Un cadre de lecture ouvert est un segment d'un cadre de lecture
susceptible d'être transcrit en ARN messager pour être traduit en
protéine ou en peptide à travers le code génétique par un ribosome.
Une telle séquence comporte un codon d'initiation indiquant le début
de la traduction, et se termine par un codon-stop.
Cadres de lecture multiples
L'existence de cadres de lecture superposés est à l'origine des gènes
chevauchants présents dans le génome des virus, des procaryotes
et des mitochondries[2]. Le virus de l'hépatite B (VHB) et le virus de
la jaunisse nanisante de l'orge (BYDV), par exemple, possèdent
plusieurs gènes chevauchants dans différents cadres de lecture.
Dans certains cas plus rares, le ribosome peut changer de cadre de
lecture au cours de la traduction d'un ARN messager selon un
mécanisme appelé décalage du cadre de lecture. Il en résulte qu'une
première partie de l'ARN messager est traduite selon un premier
cadre de lecture, tandis qu'une seconde partie de ce même ARN
messager est traduite selon un second cadre de lecture. Il s'agit d'un
phénomène distinct de la mutation par décalage du cadre de
lecture
, dans la mesure où la séquence de l'acide nucléique n'est
(en)
pas altérée ; seul change le cadre de lecture.
Notes et références
1.
(en)
J. H. Badger et G. J. Olsen, « CRITICA: coding region
identification tool invoking comparative analysis », Molecular
Biology and Evolution, vol. 16, no 4,‎avril 1999, p. 512-524
(PMID 10331277 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10331277)
,
DOI 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026133 (https://dx.doi.org/10.10
, lire en ligne
(http://mbe.oxfordjournals.org/content/16/4/512) [archive])
2.
(en)
Zackary I. Johnson et Sallie W. Chisholm, « Properties of
overlapping genes are conserved across microbial genomes »,
Genome Research, vol. 14, no 11,‎novembre 2004, p. 2268-2272
(PMID 15520290 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15520290)
,
PMCID 525685 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/525685)
,
DOI 10.1101/gr.2433104 (https://dx.doi.org/10.1101/gr.2433104)
, lire en ligne
(http://genome.cshlp.org/content/14/11/2268) [archive])
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