Définition de la mutation faux-sens
Une mutation faux-sens est un type de mutation ponctuelle dans laquelle un acide aminé différent est placé au sein de la protéine produite, autre que l’original. Dans le processus de conversion de l’ADN en protéine, le langage de l’ADN doit être traduit dans le langage des protéines. Au cours de ce processus, un changement dans la structure de l’ADN, ou une mutation, peut modifier la séquence d’acides aminés qui crée une protéine. Si elle ne modifie pas la structure ou la fonction de la protéine, elle peut être considérée comme une mutation silencieuse. Si elle modifie la protéine, elle est considérée comme une mutation faux-sens.
L’image ci-dessus montre diverses mutations ponctuelles, et leurs effets sur l’acide aminé résultant. L’ADN est lu en unités de trois, appelées codons. Ces codons appellent un des 21 acides aminés, que le complexe ribosomal va assembler dans l’ordre en lisant l’ARN messager, ou ARNm. S’il y a 3 points dans un codon, et 4 nucléotides possibles pour aller dans ce point, les codons peuvent appeler 64 signaux différents. Comme il n’existe que 21 acides aminés, un grand nombre de ces codons font appel au même acide aminé. Si une mutation appelle le même acide aminé qu’avant la mutation, elle est considérée comme silencieuse.
D’autre part, plusieurs autres codons appellent également des signaux pour arrêter et traiter la protéine. Dans ce cas, au lieu d’ajouter un acide aminé, la séquence se termine et la protéine est éjectée du ribosome. Dans ce cas, la mutation serait une mutation non-sens, car la protéine serait incomplète. Une mutation faux-sens continue la chaîne de la protéine, mais elle peut aussi interférer avec le fonctionnement de la protéine. À cette fin, il existe deux types fondamentaux de mutation faux-sens.
Types de mutation faux-sens
Conservative
Dans une mutation faux-sens conservative, l’acide aminé remplacé est similaire en fonction et en forme à l’acide aminé remplacé. Une mutation faux-sens conservatrice peut entraîner une perte de fonction, mais celle-ci peut n’être que mineure. Dans le contexte de la génétique des populations et de l’écologie, une mutation faux-sens n’est pas nécessairement négative. Une fonction ralentie ou légèrement modifiée d’une protéine peut en fait augmenter la capacité d’adaptation d’un organisme. Si le produit de la protéine doit être régulé, ou s’il entrave actuellement la santé de l’organisme, une modification peut être bénéfique. Une mutation faux sens conservatrice modifie généralement la fonction d’une protéine de manière moins radicale que l’autre type de mutation faux sens.
Non conservatrice
Dans une mutation faux sens non conservatrice, un type d’acide aminé complètement différent est ajouté à la chaîne. Là où un acide aminé polaire était présent, un acide aminé non polaire sera ajouté. Ce type de mutation faux-sens peut grandement modifier la fonction d’une protéine, car elle va probablement changer la forme et la structure de la protéine.
Les protéines ont différents niveaux de structure, qui dépendent tous de l’ADN. Si une mutation faux-sens modifie un acide aminé, elle modifie d’abord la structure primaire, ou la séquence de base des acides aminés. La structure secondaire des protéines est constituée de motifs et de structures formés par les interactions entre ces acides aminés. Une mutation faux-sens peut perturber complètement une forme telle qu’une hélice alpha ou un feuillet bêta. Ces structures peuvent être cruciales pour la structure tertiaire globale de la protéine, ou sa forme et sa taille générales. Cette structure renseigne sur la manière dont la protéine interagit avec d’autres molécules dans son environnement. Une mutation faux-sens non conservatrice peut modifier complètement ces interactions. Au dernier niveau de la structure des protéines, la structure quaternaire, une mutation faux-sens peut même empêcher une protéine de se joindre à un complexe protéique plus important dont elle est censée faire partie. Cela peut rendre des voies biochimiques entières inutiles, ou leur donner une toute nouvelle utilité.
Exemple de mutation missense
Un exemple courant et bien connu de mutation missense est la drépanocytose, une maladie du sang. Les personnes atteintes d’anémie falciforme présentent une mutation faux-sens en un seul point de l’ADN. Cette mutation faux-sens fait appel à un acide aminé différent et affecte la forme globale de la protéine produite. Cela entraîne à son tour une modification de la forme des cellules sanguines. Les personnes atteintes de la maladie présentent des symptômes tels que l’incapacité à absorber efficacement l’oxygène et la coagulation du sang. Cependant, elles sont partiellement protégées contre les parasites du sang qui vivent dans les cellules sanguines. La malaria est une maladie causée par ces parasites, et les personnes atteintes de drépanocytose ont une défense inhérente contre le parasite. Leurs cellules sanguines en forme de faucille ne peuvent pas supporter le cycle de vie du parasite.
La mutation faux-sens qui provoque tout cela est la différence d’un nucléotide. Il est d’abord traduit en ARNm, puis en protéine. La mutation faux-sens fait qu’une valine est placée à la place d’un acide glutamique normalement. Cette mutation non conservatrice entraîne une modification de la forme de la protéine, l’hémoglobine. Là où l’hémoglobine normale se sépare, l’hémoglobine mutée forme de longues chaînes. Ces chaînes, lorsqu’elles sont incorporées dans les cellules sanguines, modifient leur forme et les forcent à se transformer en faucille. C’est ce que l’on peut voir dans l’image ci-dessous.
De nombreuses autres anémies et diverses maladies génétiques sont causées par une mutation faux-sens. Toute protéine dépend de la séquence d’acides aminés qui la compose. Si les mutations peuvent parfois apporter des avantages à un organisme, elles perturbent plus souvent un processus stable et fiable. En perturbant ne serait-ce qu’une seule protéine, les cellules peuvent devenir sans fonction, ou du moins lutter pour fonctionner.
Quiz
1. Laquelle des propositions suivantes est une mutation missense?
A. La sérine est substituée à la sérine
B. L’arginine est substituée à la glutamine
C. Un signal STOP est substitué à la cystéine
2. Laquelle des mutations suivantes serait la pire mutation ?
A. Mutation faux-sens
B. Mutation non-sens
C. Cela dépend…
D. XXXX
3. La drépanocytose, et certaines autres maladies génétiques, se reproduisent à des taux faibles et constants dans certaines populations. Pourquoi en est-il ainsi ?
A. Les mutations sont partiellement bénéfiques
B. Les mutations à point unique sont plus probables que les autres
C. Les deux