Mécanisme de la transcription Flashcards
Est-ce que la transcription ressemble à la réplication de l’ADN ?
Très semblable car dans les deux cas ça nécessitent des enzymes qui synthétisent des nouveau brin d’acides nucléiques complémentaires au brin “matrice”.
Mais possède plusieurs différence :
- Dans la transcription : le brin est constitué de ribonucléotides.
- ARN polymérase : ne requiert pas d’amorce
- L’ARN ne reste pas apparié au brin matrice de l’ADN : l’enzyme déplace la chaîne naissante
- La transcription est moins fidèle que la réplication : 1/10 000 nucléotides vs 1/10 000 000 nucléotides
- Réplication doit assurer la transmission fidèle du matériel génétique aux cellules filles et toute erreur devient permanente dans le génome et peut avoir des conséquences désastreuse.
Quelles sont les différentes ARN polymérase?
ARN pol réalisent les mêmes réaction dans toutes les cellules.
Bactéries : une seule ARN polymérase
Eucaryotes : 3 ARN polymérases :
-pol I : Transcrit précurseur d’ARNr
-pol II : Plupart des gènes
-pol III : ARNt et ARNr 5S
Quels sont les homologues chez les eucaryotes et chez les procaryotes?
procaryote (B,B’,a’,a’’, w)
eucaryote (RPB1, RPB2, RPB3, RPB11, RPB6)
B-RPB2
B’-RPB1
a’-RPB11
a’‘-RPB3
w-RPB6
Comment se déroule l’initiation de la transcription?
Il faut définir le promoteur : c’est la séquence d’ADN qui fixe l’ARN polymérase et les facteurs d’initiation requis.
- formation du complexe fermé (ADN double-brin)
- formation du complexe ouvert (ADN-simple-brin)
- la polymérase démarre la transcription et se détache du promoteur
La synthèse initiale de l’ARN est inefficace (courts transcript de -10 nucléotides) : synthèse abordive
- Ça permet la libération de l’ARN polymérase.
Qu’est-ce que la phase d’élongation ?
- 52 nucléotides / sec (polymérase bactérienne)
-elle déroule l’ADN devant elle
-Réassocie le brins derrière le complexe
-dissocie la chaine ARN de la matrice durant la progression
-Corrige les erreurs potentielles (elle-même)
Est-ce que l’ARN polymérase minimale chez les bactérie peut initier la transcription n’importe où sur l’ADN?
C’est vrai in vitro mais pas in vivo:
- In vitro L’ARN polymérase a besoin d’un facteur additionnel σ qui convertit l’enzyme minimale (a2BB’wσ )
-Ça devient l’holoenzyme de l’ARN polymérase et permet d’initier la transcription uniquement au promoteur.
Quelles sont les caractéristiques des promoteurs bactériens?
-Chez E.coli le facteur σ prédominant: σ70
-Les promoteurs reconnus par σ70 se retrouvent entre les élements -10 et -35 mais c’est pas identiques chez tous les gènes.
-Certains promoteurs σ70 n’ont pas d’élément -35 mais vont posséder un région allongée à -10 (gènes gal)
Qu’est-ce que la séquence concensus d’un promoteur?
- Elle obtenue par l’Alignement de 300 séquences du promoteur σ70
-Les promoteurs fort c’est-à-dire où l’initiation de la transcription est élevé : c’est les séquences les plus près du concensus.
-Les promoteurs plus puissants possèdent aussi un élément additionnel : élément UP
-Ça permet d’augmenter les liaisons avec la polymérase grâce à des intéraction spécifique supplémentaire enzyme/ADN (gène ARNr) : c’est l’élément descriminateur situé en aval de -10.
Quelles sont les régions du facteur σ70?
-C’est divisé en 4 régions (1 à 4)
-Région 2 + 4 : reconnaissent les éléments -10 et -35
-Région 4 : porte 2 hélices formant le motif hélice-coude-hélice
1ère hélice : reconnaît le grand sillon ADN de l’élément -35
2ième hélice : est situé en travers au dessus du sillon est établit des contacts avec le squelette ADN
-Élément -10 : est aussi reconnu par l’hélice a (région 2) mais les interactions sont moins caractérisée et plus complexe
-Élément -10 allongé : est reconnu par l’hélice a (région 3)
Élément discriminateur : est reconnu par la région 1.2
Par quoi est reconnu l’élément UP?
Pas par l’hélice σ mais par le domaine C-terminal de la sous-unité a de la polymérase : aCTD.
-aCTD est relié à aNTD par un pont flexible
-les éléments σ qui se lient à l’ADN (σ2–10) et (σ4- -35) sont exposé à la surface de l’enzyme et sont non enchâssés.
Quelles sont les modifications structurales dans l’ARN polymérase et le promoteur lorsqu’il y a une transition en complexe ouvert?
-La transition complexe fermé est réversible mais pas celle en complexe ouvert
- La transition en complexe ouvert nécessite la modification structurale de l’enzyme et la séparation de brins d’ADN (expose brin matrice et brin sens) au niveau de la positions -11 à +3
-Dans la polymérase σ70 il y a une transition sous forme d’isomération qui ne requiert pas d’énergie de l’hydrolyse de l’ATP.
Quels sont les canaux d’entrée et de sortie du complexe ouvert?
La polymérase comporte 5 canaux:
-Canal d’entrée des NTPs au centre actif (pas visible)
-Canal de sortie de l’ARN
-3 canaux qui permettent l’entrée et la sortie de l’ADN
Comment fonctionnent les brins d’ADN dans le complexe ouvert et quels sont les deux changements structuraux observés?
-Les brins d’ADN se séparent à partir de 3+ dans le centre catalytique
-Le brin sens quitte le centre actif par le canal NT
-Le brin matrice suit le parcours passant par le centre catalytique puis dans le canal brin matrice (T)
-La double hélice se reforme en -11
CHANGEMENT
-Fermeture des machoires
-Déplacement région N-terminale σ1.1
complexe fermé: σ1.1 dans le foyer catalytique
complexe ouvert: σ1.1 est déplacé
Comment fonctionne le mécanisme d’initiation de la transcription?
1) ARN polymérase initie la synthèse d’ARN sur ADN matrice sans amorce
2)1er ribonucléotide amené au site actif est maintenu stable dans la matrice
3) le 2ième NTP présenté pour permettre à la polymérasation de se dérouler
-ARN polymérase débute la plupart de ses transcription par un A qui se lie au nucléotide matrice T par seulement 2 liens H+
- Il est important que l’enzyme établis des intéractions spécifiques avec le 1er et/ou le 2ième pour permettre les attaques chimiques du NTP entrant ce qui implique différentes parties de l’holoenxyme (linker3/4 de σ)
Quel est le mode de déplacement du site actif de l’ARN pol sur la matrice ADN
une égnime
Quelles sont les trois types de modèle d’initiation de la transcription?
-Modèle d’excursion transitoire :
Cycle translocation ARN polymérase avant/arrière
-Modèle inchworming (chenille arpenteuse) : Élément flexible de la polymérase qui permettrait au module (site actif) de se déplacer vers l’aval en synthétisant de court transcrit (-9nucléotides) avant de se retracter dans le corps de l’enzyme
-Modèle de compression (scrunching) :
ADN en aval tiré et replié à l’intérieur de l’enzyme ce qui permet à l’ADN de s’y accumuler sous forme de boucles simples (+probable)
Que se passe-t-il avec l’ARN naissant?
Elle ne peut pas rester contenu dans les région où il s’hybride à l’ADN donc commence à s’insérer dans le canal de sortie de l’ARN
Quel est le rôle de la région du linker 3/4 qui imite l’ARN?
Il joue le rôle de mime moléculaire
À l’élongation il va avoir éjection de la région 3/4 qui est probablement responsable de la diminution des forces de liaison de σ à l’enzyme
Conséquence :σ se décroche du complexe d’élongation (après la synthèse ARN d’environ 80 nucléotide)
Que se passe-t-il lors de la libération du promoteur dans le modèle scrunching?
L’empilement de l’ADN dans l’enzyme est inversé ce qui fait en sorte que l’ADN est ré-enroulé et qu’il y a une réduction des bulles de transcription de 22-24 nucléotides à 12-14 nucléotides.
Ce processus permet de fournit de l’énergie à l’ARN polymérase pour :
-rompre les intéractions polymérase-promoteur
-libérer le noyau de l’enzyme du facteur σ
Quelles sont les corrections effectuées par la ARN polymérase dans la phase d’élongation? et quelques caractéristiques de la phase d’élongation?
*À tout moment : il y a seulement 8 ou 9 nucléotides dans la chaine ARN naissante qui sont apparié à l’ADN matrice
*la taille des bulle reste constantes
1ère : correction pyrophosphotylique qui catalyse l’enlèvement de 1 ribonucléotide incorrect par incorporation de PPi (P2O74-)
2ième : correction hydrolytique : l’enzyme recule d’un ou de plusieurs nucléotides et clive l’ARN (d)
Que se passe-t-il lorsque l’ARN polymérase est bloquée et doit être enlevée de la matrice?
Cause courante du blocage : un brin d’ADN endommagé
Conséquense des arrêts peuvent être catastrophique car il y obstruction des autres polymérases essayant de transcrire ce gène
-machinerie (TRCF) qui enlève la polymérase bloquée et récrute des enzymes de réparation (endonucléase Uvr(A)BC)
-réparation couplée à la transcription nécessite l’enzyme TRCF
Comment fonctionne TRCF?
Elle permet la réparation des dommages et de recruter l’enzyme de réparation
- lie l’ADN double brin en amont (derrière) polymérase
- Utilise un moteur ATPase pour se déplacer sur ADN pour rencontrer l’ARN polymérase bloquée
- Collision pousse la polymérase vers l’avant
- Reprend l’élongation ou se dissocie du complexe ternaire
Qu’est-ce que les terminateurs?
Séquences qui conduisent la polymérase en élongation à se dissocier de l’ADN et à libérer l’ARN
Chez les bactéries il y a deux sortes de terminateurs
- 1er : Rho-dépendant : nécessite protéine Rho pour provoquer la terminaison
-2ième : Rho-indépendant : provoque la terminaison sans autres facteurs
Quelles sont les caractéristiques de rho?
- Possède 6 sous-unités identiques
-Se fixe à l’ARN simple-brin dès qu’il sort de ARNpol (aux sites rut)
Site rut : possède environ 70 nucléotides sans la structure secondaire riches en C et est situé près de la fin du gène
-rho possède aussi un activité ATPase qui permet d’hydrolyser l’ATP requise pour la terminaison
-rho est incapable de lier ARN en traduction
-Rho induit la terminaison uniquement des transcrits en cours de transcription au-delà de la fin d’en gène
-ARNpol fait une pause à un site située 100nt en aval du sit rut (RSPS) pour permettre à Rho de rattraper l’ARNpol car l’ARNpol est plus rapide que RHO de 40nt/sec