4- Mécanisme de la transcription Flashcards
Quelles sont les différences entre la transcription de l’ADN et la réplication de l’ADN? (4)
- Dans la transcription, le brin est constitué de ribonucléotides.
- ARN polymérase ne requiert pas d’amorce contrairement à l’ADN polymérase.
- L’ARN ne reste pas apparié au brin matrice d’ADN puisque l’enzyme déplace la chaîne naissante.
- La transcription est moins fidèle que la réplication (1 erreur/10 000 nucléotides vs. 1 erreur/10 000 000 nucléotides)
Pourquoi dit-on que c’est logique que la transcription soit moins fidèle que la réplication pour la cellule?
C’est logique puisqu’une erreur de transcription ne va concerner qu’une seule cellule tandis qu’une erreur de réplication devient permanente dans le génome et peut avoir des conséquences désastreuses.
Combien d’ARN polymérases contiennent les bactéries ?
1 seule
Quel est le seul gène que transcrit l’ARN polymérase I?
Le précurseur de l’ARN ribosomique
Quels sont les gènes transcrit par l’ARN polymérase II?
La plupart des gènes (tous les gènes codant pour des protéines), soit entre 22 000 et 26 000 gènes.
Quels sont les gènes transcrit par l’ARN polymérase III?
L’ARNt et l’ARNr 5S
Quelles sont les 3 ARN polymérases eucaryotes?
ARN polymérase I, II et III
(Pol I, Pol II, Pol III)
Vrai ou faux: les ARN polymérases réalisent les mêmes réactions dans toutes cellules (eucaryotes ou procaryotes). Expliquez
Vrai, puisqu’elles partagent beaucoup de caractéristiques.
Quel ion est absolument nécessaire au fonctionnement de l’ARN polymérase procaryote ou eucaryote? Quel est son rôle?
L’ion Mg2+. Il active le centre catalytique des ARN polymérases.
Quelles sont les similitudes entre les polymérases procaryotes et eucaryotes? (3)
- Les 2 plus grandes sous-unités béta et béta’ sont homologues aux 2 plus grandes sous-unités de la polymérase II, soit RPB1 et RPB2.
- Les sous-unités alpha’ et alpha’’ sont les homologues de RPB3 et RPB11.
- La sous-unité oméga est l’homologue de RPB6.
Quelles sont les sous-unités de l’ARN polymérase procaryote?
Béta, béta’, alpha’, alpha’’ et oméga
Quelles sont les sous-unités de l’ARN polymérase II?
RPB1, RPB2, RPB3, RPB11 et RPB6.
Qu’est-ce qu’un promoteur?
Il s’agit d’une séquence d’ADN sur laquelle l’ARN polymérase se fixe ultimement (après les autres facteurs d’initiation).
Quelles sont les trois étapes de l’initiation de la transcription?
- Formation d’un complexe fermé : l’étape est réversible puisque l’ARN pol peut encore se détacher de l’ADN double brin.
- Formation d’un complexe ouvert : cette étape n’est pas réversible, l’ARN pol peut soit rester sur place ou séparer les deux brins d’ADN.
- La polymérase débute la transcription et se détache du promoteur.
Comment pouvons nous qualifier la synthèse initiale de l’ARN par la polymérase? Que produit-elle?
La synthèse est inefficace. Elle ne produit que des courts transcrits (~10 nucléotides). Ce qu’on appelle alors une synthèse abortive.
Quelles sont les 3 phases du cycle de transcription?
- Initiation
- Élongation
- Terminaison
Quel est le mode d’action de la polymérase? (4 actions)
- Elle déroule l’ADN devant elle.
- Elle réassocie les brins derrière elle.
- Elle dissocie la chaîne d’ARN de la matrice durant la progression.
- Elle corrige les erreurs potentielles.
Quelles sont les sous-unités de l’ARN polymérase minimale chez les bactéries?
- 2 alpha
- 1 béta
- 1 béta’
- 1 oméga
Vrai ou Faux. L’ARN polymérase minimale peut initier la transcription n’importe où sur l’ADN, in vitro comme in vivo.
Vrai in vitro, mais faux pour in vivo.
De quoi a besoin l’ARN polymérase minimale pour initier la transcription in vivo?
D’un facteur d’initiation sigma. Il convertit les 5 sous-unités en holoenzyme de l’ARN polymérase.
L’ajout du facteur d’initiation ____ permet l’initiation de la transcription de l’ARN polymérase ____ in ____ uniquement aux ____.
sigma
minimale
vivo
promoteurs
Quel est le facteur de transcription prédominent chez E. coli?
σ70
Vrai ou Faux: Les éléments -10 et -35 reconnus par σ70 sont identiques pour tous les gènes?
Faux. Ils sont différents pour tous les gènes.
Qu’est-ce que la séquence consensus d’un promoteur?
C’est la fréquence des nucléotides retrouvée sur les éléments -35 et -10. Par exemple, la base présente en -8, dans les 300 séquences de promoteur σ70 étudié, c’est principalement une thymine qu’on va retrouver.
Vrai ou Faux: Plus on s’éloigne de la séquence consensus, plus le promoteur est faible.
Vrai
Quelle est la séquence consensus en -35? Et en -10?
-35 : 5’-TTGACA
-10 : 5’-TATAAT
Quelles sont les caractéristiques des promoteurs bactériens?
- Ce sont des promoteurs puissants parce qu’ils possèdent alpha-CTD qui accroche la polymérase via l’élément UP (en amont de l’élément -35). Cela permet d’ augmenter la liaison de la polymérase à l’ADN.
- Certains σ70 ne se lient pas à l’élément -35, mais possèdent une région -10 allongée (ex. : gène gal) ou un élément discriminateur en aval de -10.
Quelle est l’avantage de l’élément discriminateur en aval de -10?
Ça améliore l’affinité de la polymérase pour les promoteurs bactériens.
Quel gène possède une région -10 allongée?
Gène gal
Quelles sont les régions de σ70?
Région 1.2 : reconnaît l’élément discriminateur.
Région 2 : reconnaît l’élément -10 l’élément -10 est aussi reconnu par l’hélice alpha.
Région 3 : reconnaît l’élément -10 allongé par l’hélice alpha de la région 3.
Région 4.2 : reconnaît l’élément -35.
Vrai ou Faux: La région 4 porte 2 hélices formant un motif hélice-coude-hélice. Expliquez
Vrai.
La 1ère hélice alpha de la région 4 établit un contact avec l’élément -35.
La 2ème hélice établit des contacts avec le squelette de l’ADN.
L’élément UP est reconnu par le domaine ____ de la sous-unité ____ de l’ARN polymérase, ____.
C-terminal
alpha
alpha-CTD
Vrai ou Faux: Les région de σ liant l’ADN, soit σ2 et σ4, sont exposées à la surface de l’enzyme et non enchâssées.
Vrai
À quoi se lie α-CTD et comme se lie-il?
Est relié à α-NTD par un pont flexible.
Que nécessite la transition du complexe fermé au complexe ouvert?
Elle nécessite une isomérisation de l’enzyme et la séparation des brins d’ADN.
Le complexe ouvert s’étend de ____ à ____.
-11 à +3
Vrai ou Faux: La formation du complexe ouvert nécessite l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP.
Faux. C’est plutôt une réaction d’isomérisation qui permet la transition entre un complexe fermé et ouvert.
L’enzyme du complexe ouvert comporte combien de canaux?
5 canaux au total :
1 Canal d’entrée des NTPs au centre actif.
1 Canal de sortie de l’ARN
3 autres canaux : permettent l’entrée et la sortie de l’ADN
Quels sont les 2 changements structuraux observés lors du passage du complexe fermé au complexe ouvert?
- Fermeture des mâchoires.
- Déplacement de la région N-terminale σ. Au départ, σ1.1 vient bloquer l’accès au foyer catalytique. σ1.1 doit être expulsé du foyer catalytique pour permettre à l’ADN de passer.
Les brins d’ADN se séparent à partir de ____ dans le centre ____ et la double hélice se reforme en ____.
+3
catalytique
-11
Quel est le mécanisme d’initiation de la transcription?
Le 1er ribonucléotide est amené au site actif et maintenu stable sur la matrice. Le 2ème ribonucléotide est présenté pour permettre à la polymérisation de se dérouler.
Vrai ou Faux: L’ARN polymérase débute la plupart des transcrits par un T.
Faux. Par un A
Pourquoi l’ajout du premier NTP est difficile chez les bactéries?
Parce que le premier introduit dans l’ADN est l’adénine est moins stable à cause du nombre de ponts H.
Quelle partie de l’holoenzyme est impliqué dans la transcription des 2 premiers NTP?
Linker 3/4 de σ
L’ARN polymérase se lie à quel nucléotide matrice pour former le premier NTP?
Il se lie à T, donc transcrit un A.
Qu’est-ce que la synthèse abortive?
L’ARN ne produit et ne libère que de courts ARN de moins de 10 NTPs avant de se libérer du promoteur.
Quels sont les différents mécanismes d’initiation de la transcription proposés? (3) Et quel est le plus probable?
- Excursion transitoire ARN polymérase transcrit l’ADN en ARN et revient sur ses pas pour le décrocher.
- Inchworming C’est le foyer catalytique qui se déplacerait vers l’aval en synthétisant un court transcrit avant de se rétracter dans le corps de l’enzyme.
- De compression ( le plus probable) ADN en aval tiré et replié à l’intérieur de l’enzyme, alors l’ADN s’y accumule et forme des boucles simple brin.
Qu’est ce qu’implique la libération du promoteur?
Elle implique de briser des interactions polymérase-promoteur et noyau de la polymérase σ
La polymérase se libère du promoteur dans la phase ____ lorsqu’elle parvient à synthétiser un transcrit de ____ nucléotides. L’____ naissant commence à s’insérer dans le canal de ____ de l’____.
d’élongation
10
L’ARN
sortie
l’ARN
Quel est le rôle du linker 3/4?
La région du linker 3/4 agit comme un mime moléculaire dans la phase d’initiation. Il est situé dans le canal de sortie de l’ARN et est chargé négativement comme le canal. Il va donner la forme à l’ARN.
Que se produit-il avec le linker 3/4 lors de la phase d’élongation?
Il y a éjection de la région 3/4 à l’élongation. Cela est probablement responsable de la diminution de la force de liaison de σ à l’enzyme. σ se décroche finalement du complexe d’élongation après la synthèse d’environ 80 nucléotides d’ARN.
Quelle source d’énergie permet à l’ARN polymérase de rompre les intéractions polymérases-promoteur et le noyau de l’enzyme-facteur σ?
Le processus de compression entrepose et mobilise l’énergie durant l’initiation de la transcription. La bulle de transcription de 22-24 nucléotides passe alors à 12-14 nucléotides. Cela permet de libérer l’énergie nécessaire aux bris des interactions.
Lors de la phase d’élongation, la bulle de transcription est composée de ____ à ____ nucléotides.
12 à 14
Vrai ou Faux: À tout moment, seul 8 ou 9 nucléotides de la chaîne d’ARN naissante sont appariés à l’ADN matrice.
Vrai
Vrai ou Faux: La taille de la bulle de transcription n’est pas constante durant la phase d’élongation.
Faux. La taille est constante tout au long de cette phase.
Comment l’ARN polymérase répare les erreurs d’incorporations qui surviennent lors de la transcription?
Pour transcrire, elle va dans le sens 5’-3’. Par contre, pour digérer un nucléotide qui a été mal apparié, elle va dans le sens 3’-5’ pour corriger l’erreur.
Quelles sont les deux fonctions correctrices de l’ARN polymérase? Expliquez.
- Pyrophospholytique: Catalyse le retrait d’ un ribonucléotide incorrectement inséré par l’incorporation d’un PPi. L’enzyme peut ajouter un autre ribonucléotide à sa place dans l’ARN naissant.
- Hydrolytique: L’enzyme recule d’un ou plusieurs ribonucléotides et clive l’ARN en enlevant la séquence contenant l’erreur.
L’ARN polymérase peut être bloquée et doit alors être enlevée de la matrice. Pour quelle raison peut-elle être bloquée et quelles sont les conséquences des arrêts?
Il est possible que le brin d’ADN soit endommagé ce qui cause un blocage de l’ARN pol. Aussitôt que le promoteur est libéré, d’autres pol veulent s’accrocher et finissent par s’accumuler. Les gènes ne seront jamais transcrits et la cellule peut en mourir si le gène en question est important pour sa survie.
Quelle machinerie et enzymes de réparation permettent d’enlever l’ARN polymérase bloquée?
L’enzyme TRCF recrute l’enzyme de réparation : l’endonucléase Uvr[A]BC
Quel est le fonctionnement de la TRCF?
Lie l’ADN double brin en amont de l’ARN pol. Elle utilise un moteur ATPase pour se déplacer sur l’ADN pour rencontrer l’ARN pol bloquée. TRCF entre en collision avec la polymérase et ainsi, libère la région qui est endommagée. L’ARN pol va soit reprendre l’élongation ou se dissocier du complexe. TRCF reste sur place pour recruter l’enzyme de réparation Uvr[A]BC.
Quelle est la structure de la protéine Rho?
C’est un anneau de 6 sous-unités identiques qui est ouvert à une extrémité.
Quel est le mode d’action du terminateur Rho-indépendant?
Une structure tige-boucle (épingle à cheveux) se forme à l’intérieur du foyer catalytique de l’enzyme et destabilise la polymérase, ce qui mène à l’arrêt de la transcription. Les terminateurs Rho-indépendant fonctionnent sur l’ARN et non sur l’ADN.
L’épingle à cheveux fonctionne efficacement pour induire la terminaison dans quelle condition?
Uniquement si elle est suivie par une série de bases T (U dans l’ARN).
Quel est l’ordre d’association des facteurs généraux de transcription lors de l’initiation de la transcription chez les eucaryotes? (8)
- TBP + 10 TAFs = TF2D
- TF2D reconnaît TATA
- Intéraction TBP-TATA
- TF2A
- TF2B
- TF2F + polymérase II
- TF2E
- TF2H
Comment fonctionne le facteur FACT?
Il permet le relâchement de l’ADN entouré autour des nucléosomes.
- Spt16 se lie à H2A/H2B - SSRP1 se lie au tétramère H3/H4
Le facteur FACT élimine 1 dimère H2A/H2B, ce qui permet à Pol II de passer ce nucléosome. Après son passage, elle réinsère H2A/H2B dans l’hexamère d’histones parce qu’elle possède une activité chaperonne.
Quels sont les complexes protéiques transportés par Pol II sur CTD lorsqu’elle approche la fin du gène?
Quel est leur mode d’action respectif?
- CPSF 2. CstF
Le signal de polyadénylation stimule le transfert de CPSF et CstF à l’ARN. CPSF clive l’ARNm en aval de la séquence AAUAAA.
CPSF recrute la Poly-A-polymérase qui ajoute environ 200 adénines à l’extrémité 3’ de l’ARN clivé.
Ensuite il y a recrutement des PABP qui exportent l’ARNm à l’extérieur du noyau.
Définissez le modèle de terminaison torpille.
Des RNases, Rat1 chez la levure ou Xrn2 chez l’humain dégraden l’ARN 5’-3’. Rat1 est très processive et rapide, donc rattrape la Pol II en transcription. À la fin, Rat1 ou Xrn2 pousserait Pol II vers l’avant ou arracherait le transcrit naissant.
Quelle est la particularité du promoteur de Pol I?
Il est constitué de 2 parties : Promoteur central + Élément de contrôle en amont (UCE)
Quels facteurs sont requis pour l’initiation de Pol I?
- TBP - UBF : se lie à UCE et recrute SL1.
- SL1 : comprend TBP + 3 TAFs spécifiques. Il se lie au promoteur central et requiert UBF pour sa liaison avec le promoteur central.
