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Génétique moléculaire > Chapitre 13 : mécanismes de la transcription > Flashcards

Chapitre 13 : mécanismes de la transcription Flashcards

1
Q

Qu’est-ce que l’ARN polymérase?

A

Enzyme catalysant transcription des gènes en utilisant un des deux brins d’ADN comme matrice pour produire ARNr, ARNt ou ARNm

Début: sites spécifiques, n’a pas besoin d’amorce

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Q

Est-ce qu’il y a des erreurs dans la transcription?

A

Beaucoup plus d’erreurs que dans la réplication de l’ADN (1 sur 10 000 nt ajoutés vs 1 sur 10 millions )
Comme il y a des centaines de milliers de copies d’ARN produites, les erreurs ont moins d’impact

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3
Q

Que se passe-t-il avec l’ARN nouvellement synthétisé?

A

Il ne reste pas apparié à l’ADN, il est libéré de ce dernier au fur et à mesure de la progression de la bulle de transcription

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4
Q

Quel est le sens de la transcription d’ARN?

A

Comme l’ADN, le brin d’ARN est synthétisé de 5’ à 3’

Donc l’ARN pol se déplace de 3’ à 5’ sur le brin matrice

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5
Q

Est-ce que tous les gènes sont transcrits?

A

Non, le choix varie d’une cellule à l’autre, selon le cycle cellulaire et l’environnement

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6
Q

Quelle est la différence entre le brin codant et le brin matrice de l’ADN?

A

Brin codant: a la même séquence qu’ARN transcrit (sauf que thymine est remplacé par uracile)

Brin matrice: brin utilisé pour synthétiser brin complémentaire

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7
Q

De quoi est composé l’ARN polymérase (en général)?

A

De plusieurs sous-unités.

Celles directement impliquées dans synthèse d’ARN ont été conservées au cours de l’évolution (séquence et structure)

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8
Q

De quoi est composé l’ARN pol procaryote?

A

Bactéries: 5 sous-unités (beta, beta’, alpha’, alpha’’ et omega) de coeur et 1 autre

Archées: 11 sous-unités soit A’ (A’’), B, D, L, J et 6 autres

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9
Q

De quoi est composé l’ARN pol eucaryote?

A

Les eucaryotes possèdent 3 ARN polymérases:

  • pol I
  • pol II
  • pol III

Elles sont composées respectivement de 14, 12 et 16 sous-unités

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10
Q

Que synthétisent les 3 types d’ARN pol eucaryote?

A

ARN pol I: ARNr (sauf petit ARN5s), dans le nucléole
ARN pol II: ARNm, dans le nucléoplasme
ARN pol III: ARNt, ARN5s et petits ARN nucléaires, dans le nucléoplasme

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11
Q

Comparer les différents ARN polymérases.

A

Ressemblances structurales frappantes (plus que séquences)

-apparence de “pinces”
formées pas sous-unités beta’ et beta (bactéries) ou Rpb1 et Rpb2 chez ARN pol II
-site actif entre les pinces contenant ion Mg2+ essentiel pour catalyse

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12
Q

Quelles sont les grandes étapes de la transcription?

A
  1. Initiation
  2. Élongation
  3. Terminaison de la transcription
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13
Q

Quelles sont les étapes de l’initiation?

A
  1. Liaison au promoteur et formation du complexe fermé
  2. Fusion du promoteur et formation du complexe ouvert
  3. Formation du complexe initial de la transcription
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14
Q

Expliquer l’étape 1 de l’initiation.

A

Étape 1: Liaison au promoteur et formation du complexe fermé

ARN pol reconnaît une séquence spécifique pour commencer transcription: promoteur.
L’ADN est toujours double brin à ce stade.

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15
Q

Expliquer l’étape 2 de l’initiation.

A

Étape 2: Fusion du promoteur et formation du complexe ouvert

  • fusion, donc formation d’un complexe ADN-ARN pol
  • changement structural entraîne déroulement de l’ADN sur environ 14 pb pour former bulle de transcription (complexe ouvert)
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16
Q

Expliquer l’étape 3 de l’initiation.

A

Étape 3: Formation du complexe initial de la transcription

  • ajout des 1ers nucléotides dès que le complexe ouvert est formé
  • après avoir synthétisé au moins 10 nt, elle peut passer à l’élongation
  • pour y passer, elle doit quitter le promoteur (étape amenant souvent avortement de la synthèse)
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17
Q

Expliquer comment se déroule l’élongation.

A

En même temps de synthétiser l’ARN, l’ARN-pol:

  1. déroule ADN double brin devant la bulle et enroule derrière la bulle (pour garder taille constante)
    - 8-9 nt restent liés au brin matrice, un nouvel ajout force bris de l’appariement derrière et pousse ARN vers sortie par canal spécifique
  2. corrige les erreurs de transcription
    - 2 mécanismes possibles: édition pyrophosphorolitique et édition hydrolitique
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18
Q

Expliquer comment se déroule la terminaison de la transcription.

A

Arrêt de synthèse et ARNm + ARN-pol se détachent grâce à des séquences de terminaison spécifiques.

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19
Q

Quelles sont les sous-unités de l’ARN pol bactérienne?

A

Sous-unités de coeur: alpha’, alpha’’, beta, beta’ et omega

Sous-unité autre: sigma (qui reconnaît les promoteurs bactériens)

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20
Q

Comment s’appelle l’ARN pol bactérienne lorsqu’elle est complète?

A

Holoenzyme (possédant la sous-unité sigma)

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21
Q

De quoi sont composés les promoteurs bactériens?

A
  1. Boîte de Pribnow (aussi appelée région -10)

et l’un ou l’autre de ceux-ci:

  1. région -35 (le plus commun)
  2. élément UP
  3. discriminateur
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22
Q

Que signifient les signes précédant une région du promoteur bactérien?

A

négatif (p.ex -35): région se situant en amont de Pribnow (-10), donc derrière le sens de transcription

positif: en aval de Pribnow

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23
Q

Comment est identifiée la position du gène où commence la transcription bactérienne?

A

Cette région est identifiée +1

Les régions du promoteur se situent vers -40 nt (en amont, donc sur le côté 5’)

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24
Q

Quelles régions de l’ARN pol bactérien se lient au promoteur?

A

La sous-unité sigma, plus précisément ses régions:
1. région 2 : boîte -10 (son hélice alpha)
2. région 4 : région -35 (son motif hélice-coude-hélice)
3. région 3 : élément -10 étendu
4. région 1 : discriminateur
5. extrémité C-terminale sigmaCTD:
élément UP (région riche en AT entre -40 et -60 que certains gènes ont)

  • région 2.3 est essentielle pour fusion du promoteur
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25
Q

Comment est déclenchée la formation du complexe ouvert chez les bactéries?

A

Par un changement structural irréversible appelé isomération. Ne requiert pas d’ATP

Il ouvre l’ADN des positions -11 à +2 (ou 3)

26
Q

Quels sont les différents canaux dans l’ARN pol bactérien?

A
  1. Canal entrée ADN
  2. Canal sortie ARN
  3. Canal matrice
  4. Canal non-matrice

Les canaux matrice et non-matrice permettent de garder les 2 brins séparés

27
Q

Quelles sont les 3 théories pour expliquer l’avortement de synthèse de l’ARN?

A
  1. Transient excursions: avance, avorte et recule
  2. Étirement (inchworming): une partie avance et revient ensuite vers l’autre derrière
  3. Compression (scrunching)
28
Q

Est-ce que la transcription d’ARN bactérienne nécessite de l’ATP?

A

Non

29
Q

Quel est le modèle actuellement accepté pour expliquer la synthèse avortée de l’ARN bactérien?

A

La compression.

30
Q

Quelle est la taille de la bulle de transcription bactérienne?

A

Environ 14 nt (constante)

31
Q

Expliquer les deux mécanismes de réparation d’erreurs.

A
  1. Édition pyrophosphorolitique
    - réaction inversée de l’ARN pol (retire nucléotide placé de manière erronée en reéinsérant PPi soit lien phosphodiester)
  2. Édition hydrolitique
    - recul de l’ARN pol sur 1 ou plusieurs nt
    - association facteur GRE
    - hydrolyse lien phosphodiester
    - resynthèse
32
Q

Pour quelle raison l’ARN fait parfois une pause dans la transcription?

A

Brin endommagé de l’adn, donc un mécanisme de réparation est entrepris

grâce à la protéine TRCF (qui demande atp): on enlève la polymérase arrêtée (ou on la pousse à continuer élongation) et amène enzyme de réparation: endonucléase Uvr(A)BC

33
Q

Quels sont les 2 mécanismes de terminaison de transcription bactérienne?

A
  1. Mécanisme Rho-indépendant

2. Mécanisme Rho-dépendant

34
Q

Expliquer le mécanisme Rho-indépendant (terminaison intrinsèque)

A

Formation d’une structure en épingle à cheveux dans l’ARN (appariement des bases entre elles). Cette structure:

  • entraîne une pause de l’ARN pol
  • compétition du brin codant avec le brin matrice faiblement apparié aux U du transcrit
  • arrêt de la transcription: ARN se décroche de l’ARN pol
35
Q

Expliquer le mécanisme Rho-dépendant.

A

Addition d’une protéine appelée facteur rho, mécanisme demandant ATP

  1. Rho est associé à la polymérase
  2. Rho reconnaît une séquence sur l’ARN appelée “rut site” (riche en C, pauvre en G, peu de structures secondaires) et s’y associe
  3. Amène terminaison soit:
  • en poussant la polymérase vers l’avant (comme TCRF)
  • en retirant ARN de la polymérase
  • en apportant un changement conformationel dans polymérase -> dissociation de l’ADN
36
Q

Quelle est la principale différence entre la transcription bactérienne et eucaryote?

A

Bactérienne: une seule sous-unité sigma est requise pour lier pol à ADN

Eucaryote: plusieurs facteurs généraux (GTFs), protéines régulatrices, un complexe Médiateur et complexes modifiant nucléosomoes sont nécessaires

37
Q

De quelle taille environ est le promoteur central eucaryote de pol II et où est-il situé?

A

Environ 40 à 60 nt.

Il est situé en aval du +1.

38
Q

Quels éléments possèdent le promoteur central eucaryote?

A
  1. Élément Inr (initiator)
    -le plus commun
    -associé soit à l’élément DPE ou à la boîte TATA
    -en amont
    +
    un des deux:
  2. Boîte TATA
    - possèdent du même coup souvent un élément DCE
    - aval
  3. Un élément DPE (aval)
39
Q

Comment sont identifiés les facteurs généraux GTFs?

A

TF - II - A

I, II ou III: signifie pol I, 2 ou 3
Lettre: varie selon fonction du GTF (a,b,c,d,e,f,g,h)

40
Q

De quoi est composé le TFIID?

A

Plusieurs sous-unités

  • 1 sous-unité est TBP (tata-binding protein)
  • les autres sont appelées “facteurs associés à TBP”
41
Q

Qu’est-ce que les séquences régulatrices?

A

D’autres éléments de l’ADN (en amont de +1) reconnus par ARN pol.

42
Q

Quelle est la différence entre l’initiation eucaryote et bactérienne?

A

La formation du complexe fermé devient la formation du complexe de préinitiation (CPI) et est faite par GTFs au lieu de la sous-unité sigma.

43
Q

Expliquer l’initiation eucaryote.

A
  1. Liaison de TFIID (par sa sous-unité TBP: TATA-binding Protein) à boîte TATA dans sillon mineur : déforme l’ADN à 80 degrés pour recueillir autres GTFs
  2. Liaison de facteurs associés à TBP aux éléments Inr, DPE ou DCE
  3. Liaison des facteurs TFIIA et TFIIB (B se lie à l’élément BRE en amont de TATA)
  4. Liaison de TFIIF liée à ARN pol II qui se joint
  5. Liaison TFIIE et TFIIH: CPI est complet
  6. Fusion du promoteur: grâce à activité ATPase de TFIIH (devient alors comme complexe ouvert bactérien)
  7. Phosphorylation du domaine C-terminale CTD de l’ARN pol II grâce à activité kinase de TFIIH: permet d’échapper au promoteur
44
Q

Quel serait le rôle principal du médiateur?

A

Faciliter assemblage du CPI.

45
Q

Quel est le rôle de la phosphorylation du domaine CTD de l’ARN pol II?

A
  1. Libérer l’ARN pol des GTFs et médiateur
  2. Permettre à CTD de recruter facteurs d’élongation
  3. Permettre à domaine CTD de recruter complexes enzymatiques
46
Q

Quelles sont les fonctions des complexes enzymatiques?

A
  1. Addition d’une coiffe à l’extrémité 5’ de l’ARNm
  2. Épissage des introns
  3. Addition d’une queue poly-A et clivage de l’ARN
47
Q

Par quoi est stimulée l’élongation eucaryote?

A
  1. Facteurs d’élongation (hSPT5, TAT-SF1, TFIIS)

2. Activité ARNase intrinsèque de l’ARN pol II

48
Q

Quel est le mode d’édition utilisé chez les eucaryotes?

A

Édition hydrolitique impliquant non pas le facteur Gre comme les bactéries’ mais le TFIIS lié au GreB

ATP vient de TFIIH

49
Q

Comment sont gérés les nucléosomes pendant l’élongation?

A

Des protéines (SSRP1 sur le tétramère H3:H4 et SPT16 sur le dimère H2A:H2B) désassemblent les nucléosomes pour le passage de l’ARN pol et les reconstruisent derrière elle.

50
Q

Expliquer l’introduction et le rôle des facteurs d’élongation.

A
  1. aucune phospho de CTD = à la préinitiation
  2. phospho à la position 5 = quand échappement au promoteur = recrutement enzyme hSPT5 qui ajoute coiffe
  3. phospho à la position 2 = pendant élongation = recrutement TAT-SF1 qui fait l’épissage des ARNm
51
Q

Expliquer l’addition de la coiffe en 5’

A

Dès la sortie de l’ARNm du canal de l’ARN pol

  1. Phosphate en position gamma de l’extrémité 5’ est enlevé par ARN-triphophatase
  2. Ajout du nucléotide GMP en 5’ de l’ARN avec guanylyltransférase en formant lien phosphodiester 5’-5’
  3. Ajout méthyl par méthyltransférase à position 1 et 2 (si adénine) de l’ARNm
52
Q

Quelle est l’utilité de la coiffe 5’ ?

A

Reconnaître l’ARNm et le protéger

53
Q

Expliquer l’addition d’une queue de poly-A (polyadénylation).

A
  1. Séquence AAuAAA émerge de l’ARN
  2. Liaison facteurs CstF et CPSF associés aux CTD à cette séquence
  3. Clivage de l’ARN en 3’
  4. Facteur CPSF recrute enzyme poly-A-polymérase (PAP)
  5. Addition de la queue poly-A utilisant ATP
  6. Ajout de copies de la prot de liaison de poly-A pour stabiliser ARNm et faciliter transport hors du noyau
54
Q

Expliquer le modèle de choix pour la terminaison eucaryote.

A

Modèle torpille.

Après coupure en 3’ de l’ARN:

  1. L’autre partie n’a pas de coiffe et peut être dégradée par ARNase (appelée Rat1 dans levures, Xrn2 dans humains)
  2. Arrêt de synthèse (mécanisme comme celui des bactéries avec protéine Rho)
55
Q

Décrire en gros la transcription avec l’ARN pol I.

A

Les ARN pol I ne transcrivent qu’un gène: celui pour les ARN ribosomaux (gène présent en multiples copies dans nucléole)

  • promoteurs des gènes transcrits par ARN pol I sont beaucoup moins complexes
  • promoteur central chevauche le +1 (situé vers 65pb)
  • pas de boîte TATA (mais prot TBP tout de même essentielle), seulement un élément de contrôle UCE (en amont) et le promoteur central
  • liaison facteurs UBF aux éléments de contrôle UCE (en amont) essentielle pour ensuite liaison TBP avec SL1
  • complexe TBP-SL1 se lie au promoteur central et recrute pol I
56
Q

Décrire en gros la transcription avec l’ARN pol III.

A

Transcrivent petits ARNs nucléaires (dont ARnt et ARNr 5S)

  • promoteurs souvent en aval du site d’initiation (se situent dans la zone codante du gène)
  • certains ont une boîte TATA (mais prot TBP tout de même essentielle)
  • facteurs nécessaires: TFIIIB et TFIIIC pour les ARNt
  • facteurs nécessaires pour ARN5s: les mêmes + TFIIIA aussi
57
Q

Quelle est la différence entre la transcription eucaryote in vivo et in vitro?

A

Lorsqu’in vitro, l’ADN est nu (alors pas d’histones), donc seulement besoin des GTFs

58
Q

Quelle aide apporte TFIIS?

A

Elle diminue les temps de pauses et aide à la réparation d’erreurs (par dégradation locale de l’ARN, comme l’édition hydrolitique bactérienne stimulée par le facteur Gre)

59
Q

Qu’est-ce que l’épissage?

A

Enlever les introns (non-codants) pour générer l’ARNm mature.

*mécanisme vu dans le chapitre 14

60
Q

Quel est le 2e modèle proposé pour expliquer la terminaison eucaryote?

A

Modèle allostérique.

Changement dans la conformation du pol induit par polyadénylation et entraînant terminaison subite

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