Les ARN polymérases et le cycle de la transcription (cours 4) Flashcards
En quoi la transcription de l’ADN peut-elle être semblable à sa réplication?
Les 2 processus nécessitent des enzymes pour faire la synthèse d’un nouveau brin complémentaire au brin matrice
Quelles sont les différences entre la transcription de l’ADN et sa réplication?
1- dans la transcription= le brin nouvellement formé est constitué de ribonucléotides (ARN)
2- ARN polymérase ne requiert pas d’amorce pour la transcription
3- l’ARN produit ne reste pas apparié au brin matrice d’ADN, l’enzyme déplace le brin nouvellement formé avec elle
4- la transcription est moins fidèle que la réplication. Erreurs sont plus fréquentes dans la transcription
Est-ce que c’est logique pour la cellule que le taux d’erreur soit plus élevé dans la transcription que dans la réplication?
Oui, car la réplication doit assurer la transmission fidèle du matériel génétique aux cellules filles, toute erreur permanente pourrait engendrer des mutations avec des conséquences graves
Vrai ou Faux: que ce soit chez les eucaryotes ou les procaryotes, les ARN polymérases réalisent les mêmes fonctions
Vrai, elles font la synthèse d’un brin complémentaire au brin matrice d’ARN
Choix de réponse: eucaryote ou procaryotes
J’ai seulement une seule ARN polymérase
Procaryote (bactérie)
Choix de réponse: eucaryote ou procaryote
J’ai 3 ARN polymérases
Eucaryotes
Quels sont les 3 polymérases qu’on retrouve chez les eucaryotes + leurs fonctions brièvement
Pol 1 = transcrit le précurseur de l’ARNr
Pol 2 = transcrit la plupart des gènes codant pour des protéines
Pol 3 = transcription de l’ARNt et de l’ARNr
Quelles sont les similitudes niveau structural des polymérases chez les procaryotes VS les eucaryotes?
sous-unités
Les 2 grandes sous-unités des procaryotes (b) sont des homologues des 2 grandes sous-unités de Pol 2 chez les eucaryotes (RBP2 et RBP1)
Les sous-unités alpha chez les procaryotes sont homologues au sous-unités RPBII et RPB3 des eucaryotes
La sous-unité w des procaryotes est homologue à la sous-unité RPB6 des eucaryotes
Qui suis-je: séquence d’ADN qui fixe l’ARN polymérase et les facteurs d’initiation requis pour permettre la transcription?
Promoteur
Qu’est-ce qu’un promoteur?
Séquence d’ADN qui vient fixer l’ARN pol et les autres facteurs d’initiation de la transcription sur l’ADN
Quelles sont les 3 étapes du cycle de la transcription?
1- initiation
2- élongation
3- terminaison
Quelles sont les 3 étapes inclues dans l’initiation de la transcription?
1- formation du complexe fermé
2- formation du complexe ouvert
3- la polymérase démarre la transcription lorsque le promoteur se détache
Comment se forme le complexe fermé?
ARN pol s’accroche au promoteur
c’est une étape réversible
Comment se forme le complexe ouvert?
ARN pol commence à séparer les 2 brisn d’ADN
(étape irréversible)
Qui suis-je: endroit où se séparent les 2 brins d’ADN
Bulle de transcription
Que signifie le +1 sur un schéma?
Le premier ribonucléotide de l’ARN
Vrai ou Faux: au tout début de la transcription l’ARN polymérase a un peu de difficulté
Vrai, elle n’est pas tout à fait stable, elle a du mal à bien démarrer la transcription, c’est pourquoi elle fait la synthèse de courts ARN qui sont souvent relâchés puisqu’ils ne servent à rien
Qu’est-ce que la synthèse abortive?
Elle se produit au début de la transcription.
ARN pol a du mal à bien démarrer la transcription, elle fait la synthèse de courts transcrits (moins de 10 nt) qui seront relâchés puisqu’inutiles
Qu’est-ce qui marque le passage de l’initiation à l’élongation?
Lorsque l’ARN pol commence à faire la synthèse d’un ARN de plus de 10 bases il y a libération de l’ARN pol
(on entre en phase d’élongation)
Quelle est la vitesse du déplacement de l’ARN polymérase sur le brin d’ADN?
52 nucléotides par seconde
Quels sont les rôles de l’ARN pol dans la phase d’élongation?
- déroule l’ADN devant elle
- réassocie les brins derrière le complexe (ARN pol, brin matrice et ARN en cours de synthèse)
- dissocie la chaine d’ARN de la matrice durant la progression
- corrige les erreurs potentielles
Vrai ou Faux: lors de la terminaison de la transcription, la polymérase libère l’ARN
Vrai
Qui suis-je: ARN ayant 5 sous-unités qui peut initer la transcription n’importe où sur l’ADN in vitro mais pas in vivo
ARN polymérase minimale
Quel est le nom du facteur qui permet de convertir l’ARN polymérase minimale en holoenzyme de l’ARN polymérase?
Le facteur sigma
Quelle est la fonction de l’holoenzyme de l’ARN polymérase?
Initier la transcription uniquement aux promoteurs
Vrai ou Faux: on retrouve l’ARN polymérase minimales chez les procaryotes et les eucaryotes
Faux, juste chez les bactéries
Quel est le facteur de transcription prédominant chez la bactérie?
Sigma 70
Quels sont les 2 éléments auxquels peut se lier sigma 70?
-10 et -35
Qu’est-ce qu’une séquence concensus?
Séquence la plus fréquemment reconnue
Quelles sont les séquences concensus pour le facteur sigma 70?
-10 (TTGACA)
et
-35 (TATAAT)
Vrai ou Faux: chez la bactérie, les promoteurs forts (c-à-d qui ont un niveau de transcription élevé) sont ceux situés le plus près des séquences concensus
Vrai
Qui suis-je: élément qui permet d’augmenter encore plus la puissance du promoteur?
Élement UP
Que fait l’élément UP?
Il vient augmenter la liaison de la pol = interaction spécifique supplémentaire entre l’enzyme et l’ADN
Qu’est-ce qu’un discriminateur?
Petite séquence d’ADN situé en aval de la boite -10 et qui aide à distinguer différents promoteurs en influant sur l’efficacité de la transcription
À quoi servent les régions 2 et 4 du facteurs sigma 70?
Elles reconnaissent les éléments -10 et -35
Qui suis-je: région du facteur sigma 70 qui porte 2 hélices formant un motif hélice-coude-hélice
Région 4
Décrire les 2 hélices portées par la région 4 du facteur sigma 70
1ère hélice = reconnait la séquence du grand sillon de l’élément -35
2ème hélice = située en travers au-dessus du sillon et vient stabiliser
Vrai ou Faux: l’élément UP est reconnu par l’hélice sigma
Faux, il n’est pas reconnu par l’hélice sigma, mais il est reconnu par le domaine C-terminale de la sous-unité alpha de la polymérase
Qu’est-ce qui relie a-CTD et a-NTD?
un pont flexible
Vrai ou Faux: la transition du complexe fermé vers le complexe ouvert est une réaction réversible
Vrai
Combien de canaux retrouve-t-on dans l’ARN pol?
5
1 entrée des NTPs
1 sortie de l’ARN
3 autres canaux pour l’entrée et la sortie de l’ADN
Où commence la séparation des 2 brins d’ADN?
En position +3 dans le centre catalytique
Où se reforme la double hélice?
En position -11
Lors de la transition vers le complexe ouvert, 2 changements structuraux sont observés, quels sont-ils?
1) fermeture des machoires : l’ARN pol vient refermer la machoire pour maintenir le tout en place
2) déplacement de la région N-terminale
- dans le complexe fermé sigma 1.1 bloque l’entrée dans le foyer catalytique
- dans le complexe ouvert sigma 1.1 est déplacé pour permettre l’entrée de l’ADN double brin dans le foyer catalytique
Qui suis-je: je bouche le canal de sortie de l’ADN
Linker 3/4
Vrai ou Faux: chez la bactérie l’ARN polymérase initie la synthèse d’ARN sur l’ADN matrice sans amorce
Vrai
le 1er ribonucléotide est amené au site actif et maintenu stable sur la matrice
le 2ème NTP est présenté pour permettre à la polymérisation de se dérouler
Pourquoi le mécanisme d’initiation de la transcription chez la bactérie est-il difficile?
C’est difficile
L’ARN pol début les transcription sur une adénine. L’adénine va se mettre en paire avec une thymine sur le brin matrice ce qui génère uniquement 2 liaisons H, ce qui est beaucoup moins stable que si la transcription débuterait avec une cytosine ou une guanine (3 liaisons hydrogènes)
Qu’est-ce qu’une énigme?
Mode de déplacement du site actif sur la matrice d’ADN
Quels sont les 3 modèles de déplacement de l’ARN pol?
- modèle d’excursion transitoire
- modèle inchworming
- modèle de compression
Parmi les 3 modèles de déplacement, lequel est le plus probable?
Modèle de compression
Qu’est-ce que le modèle d’excursion transitoire?
ARN pol s’accroche, se déplace vers l’avant- l’arrière et recommence le cycle
On parle de cycles de translocation de l’ARN vers l’avant et l’arrière
Décrire le modèle inchworming?
la pol aurait un élément flexible qui permet au site actif de se déplacer vers l’avant en synthétisant un court transcrit avant de se rétracter dans le promoteur
Décrire le modèle de compression
ADN en aval est tiré et replié à l’intérieur de l’ARN polymérase et s’y accumule (boucles simple brin)
Qu’implique tout d’abord la libération du promoteur?
Il faut briser les interactions polymérase-promoteur et le noyau de la polymérase sigma
Qui suis-je: segment de la protéine sigma 70 qui se situe entre les régions 3 et 4
Linker 3/4
Que fait le linker 3/4, à quoi sert-il?
En absence d’engagement de la polymérase dans l’élongation, le linker s’insère dans le canal de sortie de l’ARN.
Toutefois, dès que la polymérase décroche du promoteur et s’engage dans l’élongation, le linker 3/4 est expulsé du canal de sortie afin de dégager celui-ci pour permettre la sortie de l’ARN naissant.
Qu’est-ce que la compression
Mécanisme pour entreposer et mobiliser l’énergie durant l’initiation de la transcription
Vrai ou Faux: lors de la libération du promoteur, l’empilement de l’ADN dans l’ARN pol est inversé
Vrai
il est donc ré-enroulé
Que permet la mobilisation de l’énergie lors du mécanisme de compression?
Elle permet à la polymérase de se détacher du promoteur et de séparer sigma de l’enzyme
On dit que l’ARN pol a 2 fonctions correctrices, quelles sont-elles?
- correction pyrophospholytique
- correction hydrolytique
Qu’est-ce que la correction pyrophospholytique?
Lorsque l’ARN pol catalyse l’enlèvement d’un ribonucléotide incorrect par incorporation d’un PPi
Qu’est-ce qu’un correction hydrolytique?
Lorsque l’ARN polymérase recule d’un ou plusieurs nucléotides et clive l’ARN
Quelles sont les causes courantes de blocage de l’ARN pol?
lorsque le brin d’ADN est endommagé
Qui suis-je : machinerie qui enlève la polymérase bloquée et recrute des enzymes de réparation
Endonucléase Uvr(A)BC
Vrai ou Faux: la réparation faite par l’endonucléase Uvr(A)BC est dite couplée à la transcription et elle est assurée par TRCF
Vrai
Décrire TRCF
Enzyme de réparation des bris et des dommages à l’ADN
Elle va lier l’ADn en amont de la polymérase
Comment fonctione TRCF
Elle utilise le moteur ATPase pour se déplacer sur l’ADN jusqu’à ce qu’il rencontre l’ARN pol bloquée. La collision va pousser la polymérase vers l’avant et soit reprendre l’élongation ou se dissocier du complexe ARN pol/ brin matrice/ ARN transcrit)
Qui suis-je: enzyme permettant la réparation des dommages en recrutant des enzymes de réparation
TRCF
Comment nomme-t-on les signaux qui viennent arrêter la transcription?
terminateurs
Que font les terminateurs?
Ils conduisent la polymérase en élongation à se dissocier de l’ADN et à libérer l’ARN
Chez les bactéries, il y a 2 types de terminateurs, quels sont-ils?
Rho-dépendant ( a besoin de Rho pour faire la terminaison)
Rho-indépendant (provoque la terminaison sans autres facteurs)
Qui suis-je: protéine composée d’un anneau de 6 sous-unités identiques ayant une activité ATPase
Rho
Que fait Rho?
Elle se lie à l’ARN simple brin dès qu’il sort de l’ARN pol
Vrai ou Faux: Rho peut lier l’ARN en traduction
Faux, elle est incapable, Rho induit seulement la terminaison chez les transcrits en cours de transcription au delà de la fin d’un gène (sites rut)
Comment Rho permet-elle la terminaison ?
Lorsque l’ARN pol fait une pause au RSRS situé 100nt avant le site rut. L’ARN pol est plus rapide que Rho donc la pause de l’ARN pol au RSPS permet à Rho de rattraper l’ARN pol donc terminaison
Quels sont les 3 modèles d’action de Rho?
1) Rho pousserait la polymérase en avant
2) Rho arracherait l’ARN de la polymérase
3) Rho induirait un changement de conformation de la polymérase
Qui suis-je: séquence d’un terminateur Rho-indépendant?
terminateurs intrinsèques
Quels sont les 2 éléments qui permettent d’enclencher la terminaison sans protéine?
- courte séquence répétée inversée (palindrome)
- pb A-T
Vrai ou Faux: la structure d’épingle à cheveux peut induire la terminaison de la transcription
Vrai
Comment la structure d’épingle à cheveux peut-elle induire la terminaison?
3 façons
- provoquer le déplacement vers l’avant de la pol
- extirper le transcrit de la pol
- induire un changement de conformation dans la pol
Vrai ou Faux: l’épingle à cheveux fonctionne très bien peu importe la base qui la suit?
Faux, elle fonctionne efficacement uniquement si elle est suivie par une série de base T (ou U dans l’ARN)
Pol I, pol II et pol III ont toutes besoin de facteurs d’initiation pour la transcription?
Vrai, on appelle ces facteurs d’initiation des facteurs généraux de transcription (FGTs)
À quoi servent les facteurs généraux de transcription?
- ils accomplissent les mêmes fonctions de sigma
- ils aident pol II à se fixer au promoteur et à séparer les brins d’ADN
- ils aident pol II à détacher le promoteur et engager l’élongation
Vrai ou Faux: pol II a aussi besoin de facteurs supplémentaires pour la transcription
Vrai
- prot. régulatrices liant l’ADN
- complexe médiateur
- enzymes modifiant la chromatine
Qu’est-ce que le promoteur minimal de pol II ?
Le + petit ensemble d’éléments de séquence nécessaire pour assurer l’initiation de la transcription par pol II in vitro
De quoi est composé le promoteur minimal de pol II?
40 à 60 nt situés en amont ou en aval du site d’initiation de la transcription
Quels sont les différents éléments de régulation dans le promoteur minimal de pol II?
élément reconnu par TFIIB (BRE)
élément/boite TATA
élément initiateur (Inr)
élément d’aval du promoteur (DPE,DCE,MTE)
Qui suis-je: en amont du promoteur minimal, ce sont d’autres éléments nécessaires pour la transcription efficace
Séquences régulatrices
Nommer les différentes catégories de séquences régulatrices?
- éléments proximaux du promoteur
- séquences activatrices en amont
- enhancer
- silencers, éléments frontières, isolateurs
Qui suis-je: ensemble de facteurs généraux de transcripiton + Pol2 qui doit être formé pour pouvoir faire la transcription?
PIC
Par quoi est formé PIC?
TFIID
TFIIB
TFIIF
TFIIE
TFIIH
ARN pol 2
Par quoi est reconnue la boite TATA?
TFIID
De quoi est formé TFIID?
TBP et TAF (environ 10)
Qui suis-je: je fournis la plateforme nécessaire pour attirer sur le promoteur d’autres FGTs et pol 2?
TFIID
Que requiert la fusion de l’ADN du promoteur?
Hydrolyse de l’ATP avec l’aide de TFIIH
Qui suis-je: un des TFII… qui a une activité hélicase qui stimule le déroulement de l’ADN
TFIIH
Qui suis-je: système de transport des protéines?
Queue-CTD
Qui suis-je: protéine qui utilise la large région constituée d’un feuillet b pour reconnaitre le petit sillon au niveau de la boite TATA?
TBP
De quoi est constitué TFIIA
constitué de 2 chaines polypeptidiques qui intéragissent avec TBP/TFIID tout en stabilisant le complexe
Quelles sont les fonctions de TFIIA?
- l’interaction TFIIA-TBP/TFIID vient éliminer l’interaction des répresseurs avec TBP ce qui empêche la formation du complexe PIC
- agit comme coactivateur pour certains activateurs
Quels sont les 2 gènes qui encardent TFIIA?
TOA1 et TOA2
Est-ce que TFIIA interagit avec l’ADN?
Non, elle interagit seulement avec TBP
Décrire TFIIB
- rôle central de régulateur
- une seule chaine polypeptidique
- va rejoindre le complexe pré-initiation TBP-TFIID et TFIIA
Qui suis-je: un des TFII… qui est en contact avec Pol II dans le complexe pré-initiation
TFIIB
Parmi tous les TFII… lequel est recruté sur le promoteur lorsque celui-ci est déjà associé à Pol II?
TFIIH
Quelles sont les 2 sous-unités présentes chez TFIIH chez l’humain?
RAP74
RAP30
Quelles sont les 2 sous-unités essentielles de TFIIH chez les levures?
Tfg1
Tfg2
Tfg3 (non essentielle)
Que fait la liaison de la Pol2 avec TFIIF?
Cela vient stabiliser le complexe ADN-TBP-TFIIB
Décrire TFIIE
Facteur de transcription qui est composé de 2 sous-unités.
Il va se lier au complexe puis recruter TFIIH
Que fait TFIIH?
Il contrôle la transition du complexe pré-initiation de la forme complexe fermé vers complexe ouvert (étape dépendante de l’ATP)
Qui suis-je: un des plus gros complexe des facteurs généraux de transcription?
TFIIH
Quelles sont les 2 sous-unités de TFIIH?
XPD et XPB
ces 2 sous-unités ont une activité ATPase et une activité kinase
Vrai ou Faux: les 2 sous-unités de TFIIH ont un rôle dans la fusion du promoteur et dans le détachement de Pol 2 du promoteur
Vrai
Pourquoi avons-nous besoin de protéines supplémentaires pour la transcription de l’ADN chez les eucaryotes?
Car in vivo (dans la cellule), l’ADN matrice est empaqueté dans la chromatine, ce qui complique la liaison de la Pol2 et de ses facteurs associés
Décrire le médiateur
- bcp de sous-unités
- facilite l’initiation en régulant l’activité CTD KINASE DE TFIIH
- associé par une de ses faces à la queue CTD de la Pol 2 et transmet ses infos à la queue CTD
Vrai ou Faux: parmi les 20 sous-unités du médiateur, laquelle est indispensable pour la transcription de presque tous les gènes de Pol 2 in vivo
Srb4/Med17
En quoi est organisé le médiateur chez l’homme et les levures?
En modules qui peuvent être dissociés l’un de l’autre in vitro
Quelle structure de l’ARN pol recrute les enzymes de modification ?
La queue CTD de l’ARN pol
À quoi sert la coiffe?
Moyen que la cellule a de protéger son ADN naissant
À quel moment de la transcription l’ajout de la coiffe se fait-il?
Lors de la libération du promoteur
Décrire: ELL
Famille de facteurs d’élongation qui se lient à Pol 2 en phase d’élongation et suppriment les arrêts temporaires de l’enzyme = améliore la processivité de Pol 2
Quel est le rôle de TFIIS?
Stimule l’élongation en diminuant le temps de pause de Pol 2 sur les séquences qui ralentissent sa progression
Contribue à la vérification de la séquence par Pol 2
Décrire FACT
hétérodimère composé de 2 protéines (Spt16 et SSRP1)
il désassemble et réassemble les nucléosomes
Une fois transcrit, l’ARN des eucaryotes subit des modifications avant son exportation, quelles sont ces modifications?
- formation de la coiffe à l’extrémité 5’
- épissage de l’ARN
- polyadénylation à l’extrémité 3’
À quoi sert la coiffe 5’?
Stabilise ARNm
Export l’ARNm dans le cytoplasme
Recrute des ribosomes
Quelle est la séquence qui vient stimuler le transfert des enzymes de polyadénylation du CTD à l’ARN?
AATAAA ou AAUAAA
Suite à la rencontre de la séquence AATAAA ou AAUAAA, que va-t-il se passer?
- clivage de l’ARNm
- ajout d’un grand nb de résidus adénine à l’extrémité 3’
- dégradation de l’ARN encore associée à ARN pol 2
- terminaison de la transcription
Quels sont les 2 complexes transportés par Pol 2 lorsqu’elle approche de la fin du gène?
CPSF
CstF
Qui suis-je: je stimule le transfert de CPSF et CstF à l’ARN?
Signaux Poly-A
Quelle est la fonction de CPSF?
cliver l’ARN en aval de la séquence AAUAAA
recruter PAP qui à son tour recrute PABP qui exporte l’ARNm au cytoplasme
Vrai ou Faux: une fois la terminaison enclenchée, Pol 2 s’arrête immédiatement
Faux, elle va continuer de se déplacer sur le brin matrice en produisant une 2ème molécule d’ARN
Quels sont les 2 modèles de terminaison connus?
1: modèle de terminaison torpille
2: modèle de terminaison allostérique
Décrire le modèle de terminaison torpille
- Xrn2 (enzyme) vient dégrader le 2ème ARN dès qu’il émerge de la polymérase. Cette extrémité devient libre et dépourvue d’une coiffe
Rat1= très processive dégrade rapidement l’ARN de 5’ vers 3’ et donc rattrape la pol 2 en transcription
Rat1/Xrn2 pousserait Pol 2 vers l’avant ou vers l’arrière = terminaison
Décrire le modèle de terminaison allostérique
Modification structurale de Pol 2 qui réduit son caractère processif donc met fin à la terminaison
Vrai ou Faux: Pol 1 et Pol 3 ressemblent à Pol 2 puisqu’elles ont les mêmes sous-unités
Vrai
Quelles sont les fonctions de Pol 1 et Pol 3?
Initier la transcription sur des promoteurs distincts de la pol 2
Elles codent pour des ARN spécialisés mais PAS des protéines
Quelle est la protéine universelle qu’on retrouve à la fois chez la Pol 1, 2 et 3?
TBP
(initiation de la transcription)
Pol 1 est nécessaire pour l’expression d’un seul gène, quel est-il ?
Le précurseur des ARNr
Quelles sont les 2 parties formant le promoteur de Pol 1?
Promoteur central
Élément de contrôle en amont
Qui suis-je: facteurs requis pour l’initiation du promoteur pol 1?
SL1
UBF
De quoi est formé SL1?
TBP+ 3 TAFs qui fixent le promoteur central
Comment UBF peut-il stimuler la transcription du promoteur Pol1 ?
Il se lie à UCE qui recrute SL1
Qui suis-je: séquence d’ADN qui fixe l’ARN polymérase et les facteurs d’initaition requis pour permettre la transcription
Promoteur
Décrire les étapes pour la formation de PIC
- TBP (composante de TFIID) se lie à la boite TATA
- TFIID vient stabiliser cette liaison
- TFIIA s’ajoute
- TFIIB se fixe ensuite à TBP et à l’ADN (TFIIB sert de pont pour le recrutement de l’ARN pol2)
- TFIIF déjà associé à pol 2 se fixent sur le complexe
- TFIIF recrute TFIIH au complexe
