Comment un alphabet de quatre lettres écrit-il une protéine ?

Il lit les lettres trois par trois. Le message d'un gène voyage sous forme d'ARN messager, et une machine moléculaire appelée ribosome lit cet ARN par mots de trois lettres, les codons. Chaque codon désigne l'un des 20 acides aminés, ou « stop ». De petites molécules adaptatrices, les ARN de transfert, apportent l'acide aminé correspondant à chaque codon, et le ribosome les enchaîne en une chaîne qui se replie en protéine. Avec quatre lettres, il y a 4 × 4 × 4 = 64 codons possibles, et presque tous les êtres vivants utilisent la même table de 64 cases.

Pourquoi trois ? Le physicien George Gamow a vu l'arithmétique le premier : des lettres seules ne donnent que 4 mots et des paires seulement 16, trop peu pour 20 acides aminés, mais des triplets en donnent 64. C'était aussi un farceur né. Il a fondé le RNA Tie Club, 20 scientifiques pour les 20 acides aminés, chacun recevant une cravate en laine brodée d'une hélice.

Ce club de théoriciens n'a pourtant pas percé le code. C'est un outsider qui l'a fait. Marshall Nirenberg et Heinrich Matthaei ont préparé une soupe de bactéries éclatées encore capable de fabriquer des protéines, puis l'ont nourrie d'un ARN artificiel fait uniquement de la lettre U. À 3 heures du matin, le 27 mai 1961, le résultat est tombé : la soupe avait fabriqué une protéine faite seulement de phénylalanine. UUU veut dire phénylalanine. Nirenberg est devenu célèbre du jour au lendemain et a partagé le prix Nobel 1968.

Le code a des mots en trop : 64 codons pour une vingtaine d'acides aminés, donc plusieurs codons partagent le même sens, sans qu'aucun soit ambigu. Cette redondance protège, car beaucoup d'erreurs d'une seule lettre donnent toujours le même acide aminé. Mais pas toutes : changer une seule lettre peut provoquer la drépanocytose.