Mécanismes de la Transcription Flashcards
Qu’est-ce que la transcription?
Enzymes qui synthétisent un nouveau brin d’acides nucléiques complémentaire au brin “matrice” (ADN en ARN).
Quelles sont les différences entre la transcription et la réplication de l’ADN?
- Transcription : brin est constitué de ribonucléotides
- ARN polymérase ne requiert pas d’amorce
- L’ARN ne reste pas apparié au brin matrice d’ADN
- Transcription est moins fidèle que la réplication (puisque tout erreur dans la réplication devient permanente dans le génome)
Quelles sont les 3 ARN polymérases dans le cellule eucaryote?
Pol I, Pol II et Pol III
Chez les procaryotes, il y a seulement une ARN polymérase.
Qu’est-ce qu’un promoteur?
Séquence ADN qui fixe l’ARN polymérase + facteurs d’initiation requis.
Quelles sont les 3 phases de la transcription?
Initiation, élongation, terminaison
L’initiation de la transcription se fait en 3 étapes, lesquelles?
- Formation du complexe fermé (ADN est double brin/réversible)
- Formation du complexe ouvert (ADN est simple brin/irréversible)
- Polymérase démarre transcription : détache du promoteur : la synthèse initiale est d’environ 10 nucléotides.
Phase d’élongation?
52 nucléotides/sec
Actions de l’ARN polymérase?
- Déroule ADN devant elle
- Réassocie les brins derrière complexe
- Dissocie chaine ARN de la matrice durant la progression
- Corrige les erreurs potentielles
L’ARN polymérase bactérienne minimale comporte combien de sous-unités?
5 : 2 alphas, beta, beta’ et oméga
Initie la transcription n’importe où sur l’ADN.
L’ajout du facteur sigma à la polymérase minimale entraine?
Convertie l’enzyme minimale en “holoenzyme de l’ARN polymérase” : initie la transcription uniquement aux promoteurs.
Quel est le facteur sigma prédominant chez E.Coli?
Sigma 70
Quels sont les promoteurs reconnus par sigma 70?
Les éléments -10 et -35 : séquences consensus
-10 = TATAAT
Qu’est ce que l’élément UP?
Élément additionnel qui n’est pas reconnu par sigma 70. Il permet interaction spécifique supplémentaire entre ARN polymérase et ADN.
Certains promoteurs sigma 70 n’ont pas d’élément -35, qu’ont-ils à la place?
Une région -10 allongée.
Élément discriminateur?
Peut apparaître en aval de l’élément -10.
Sigma 70 est divisé en 4 régions, les régions 2 et 4 reconnaissent quoi?
Les éléments -10 et -35.
La région 4 porte 2 hélice, que reconnaissent-elles?
1ère hélice : Grand sillon ADN élément -35 (reconnait la séquence)
2ème hélice - 4.2 : Située en travers au dessus du sillon et établit des contacts avec squelette ADN (stabilise l’interaction)
L’élément -10 est reconnu par?
La région 2.4
L’élément -10 allongé est reconnu par?
La région 3.0
L’élément discriminateur est reconnu par?
La région 1.2
L’élément UP est reconnu par?
Domaine C-terminal de sous-unité alpha de la polymérase : la queue alphaCTD.
La queue alphaCTD bactérienne est relié à alphaNTD par … ?
Pont flexible.
La transition du complexe fermé à ouvert nécessite quoi?
- Modification structurale de l’enzyme et séparation des brins d’ADN (simple brin au niveau des positions -11 et +3)
- Isomérisation dans polymérase et sigma 70
L’enzyme comporte 5 canaux, lesquels?
Canal d’entrée des NTPs au centre actif
Canal de sortie de l’ARN
3 autres canaux qui permettent sortie et entré de l’ADN
Les brins d’ADN se séparent à partir de … dans le centre catalytique?
+3
Le brin sens quitte le centre actif par?
Le canal NT
Le brin matrice se déplace comment dans l’enzyme?
Passe par centre catalytique puis par le canal brin matrice T.
À quelle position la double hélice se reforme?
-11
L’ARN polymérase initie la synthèse d’ARN sur ADN matrice sans amorce, comment ce processus début?
ARN polymérase débute plupart transcrits par un A, se lit au nucléotide matrice T par 2 liens H.
Synthèse abortive?
L’ARN polymérase produit et libère courts ARN de 10 nucléotides avant de se libérer du promoteur et commencer la phase d’élongation.
Quels sont les 3 modèles du mode de déplacement du site actif de l’ARN polymérase sur la matrice ADN?
- “Excursion transitoire” : Cycles translocation ARN polymérase avant/arrière (reste accrochée).
- “Chenille arpenteuse/Inchworming” : Il existerait un élément qui se déplace de la polymérase ce qui permettra de se déplacer en aval en synthétisant un court transcrit avant de se rétracter.
- “Scrunching” : ADN en aval tiré et replié à l’intérieur de l’enzyme, ADN s’y accumule.
Qu’est ce que la transcription abortive?
Phase initiale de la transcription produisant courts transcrits de moins de 9 nucléotides.
Par quel mécanisme sigma 70 se détache du complexe d’élongation?
La région du lien 3/4 joue un rôle de mime moléculaire en imitant l’ARN. À l’élongation, l’éjection de la région 3/4 serait responsable de la diminution de la force de liaison de sigma à l’enzyme.
Quel est le processus qui fournit l’énergie requise pour a) rompre interactions polymérase-promoteur et b) libérer noyau de l’enzyme du facteur sigma?
L’empilement de l’ADN dans l’enzyme par scrunching est inversé lors de la libération du promoteur, l’ADN est ré-enroulé (bulle passe de 24 à 14 nucléotides).
Durant l’élongation des erreurs d’incorporation peuvent survenir, quels sont les 2 fonctions correctrices de l’ARN polymérase?
- Pyrophospholytique : catalyse l’enlèvement du nucléotide incorrect par incorporation de PPI.
- Hydrolytique : Enzyme recule un ou plusieurs. nucléotides et clive ARN.
Quelles est la principale cause de blocage lors de l’élongation?
Brin d’ADN endommagé, conséquences catastrophiques.
Qu’arrive-t-il lorsqu’il y a un blocage lors de l’élongation?
Il existe une machinerie : TRCF qui enlève la polymérase bloquée et recrute enzymes de réparation : endonucléase Uvr[A]BC.
Rôle des terminateurs?
Conduisent polymérase en élongation à se dissocier de l’ADN et à libérer l’ARN.
2 types de terminateurs chez les procaryotes?
Rho-dépendant et Rho-indépendant
Rho?
Facteur de terminaison est un anneau de 6 sous-unités. Il se fixe à l’ARN simple brin dès qu’il sort de ARNpol.
Est-ce que Rho possède une activité ATPase?
OUI - énergie hydrolyse ATP nécessaire pour terminaison.
Sites rut?
70 nucléotides sans structure secondaire riches en C.
Rho est incapable de se lier à l’ARN en traduction, que fait il à la place?
Induit terminaison uniquement à des transcrits en cours de transcription au delà de la fin d’un gène.
Où ARNpol fait un pause lors de la terminaison?
À un site : RSPS situé 100nt en aval du site rut.
La pause de ARNpol sur RSPS permet quoi?
À Rho de rattraper ARNpol (puisque ARNpol plus rapide que Rho).
Quels sont les 3 modèles d’action de Rho?
- Rho pousserait la polymérase en avant.
- Rho arracherait l’ARN de la polymérase.
- Rho induirait un changement de conformation de la polymérase.
Séquence d’un terminateur Rho-indépendant?
Terminateurs intrinsèques
Deux éléments dans les terminateurs intrinsèques?
Courte séquence répétée : palindrome
Paires de bases A-T (environ 8)
*les deux sont obligatoire ensemble
Mécanisme de terminaison des terminateurs intrinsèques?
ARN en transcription forme structure tige-boucle qui désorganise le complexe d’élongation = terminaison.
L’épingle à cheveux induit la terminaison en décrochant ARNpol, comment? (3)
- Provoque le déplacement vers l’avant de la ARNpol
- Extirpe transcrit de la ARNpol
- Induit changement de conformation de ARNpol
*seulement si suivie par une série de bases T
Les 3 polymérases des eucaryotes requiert des facteurs d’initiation nommés … ?
FGT : facteurs généraux de transcription qui accomplissent les fonctions de sigma dans transcription bactérienne.
En plus des FGT, les 3 polymérases des eucaryotes requiert … ?
Protéines régulatrices
Complexe “médiateur”
Enzymes de modification de la chromatine
Promoteur minimal de la Pol II ?
Plus petit ensemble d’éléments de séquence nécessaire pour assurer l’initiation de la transcription par la machinerie de Pol II. 40-60 nucléotides en amont/aval du site d’initiation de la transcription.
En ordre, quels sont les éléments du promoteur minimal?
TFIIB (BRE), TBP (boite TATA), Inr (élément initiateur), éléments en aval du promoteur (DPE, DCE, MTE)
En amont du promoteur minimal d’autres éléments sont requis, lesquels?
Séquences régulatrices
L’initiation de la transcription par la Pol II requiert la formation de quel complexe?
Préinitiation (PIC) : ensemble des FGTs + Pol II liés au promoteur
La boite TATA est reconnu par?
TFIID : complexe de sous-unités qui comprend TBP et TAFs
Le complexe TBP-TATA attire quoi?
Plateforme pour attirer sur le promoteur les autres FTGs + Pol II : TFIIA, TFIIB, TFIIF + Pol II, TFIIE, TFIIH
La fusion de la Pol II au promoteur requiert?
Hydrolyse de l’ATP avec l’aide de TFIIH qui possède une activité hélicase qui déroule brins d’ADN.
La libération de la Pol II du promoteur requiert?
- Hydrolyse de l’ATP
- Phosphorylation de la Pol II
Rôle de la queue CTD chez les eucaryotes dans la libération du promoteur?
“Système de transport des protéines” puisqu’elle est très longue - série de 52 AA.
Série d’AA avec beaucoup de résidus sérine qui sont phosphorylées, ce qui aide la Pol II à se défaire des FGTs.
Comment est formé le complexe TBP-ADN?
TBP utilise large région constitué d’un feuillet beta pour reconnaitre petit sillon au niveau de la boite TATA (région faible).
À quoi TBP se fit pour sélectionner TATA?
À la capacité de cette séquence à subir déformation structurale.
Comment TBP replie l’ADN d’un angle de 80°?
Il interagit avec phosphates (-) et armature ADN par résidus Lys + Arg (+), ce qui provoque élargissement du petit sillon jusqu’à une configuration presque plane. Prêt à recevoir autres FGTs.
Chaines latérales de 2 résidus phénylalanine?
Spécificité.
TBP est associé à combien de TAFs?
10
Quels TAFs lient élément promoteur?
TAF2 et TAF6
Quels TAFs ont des similitudes structurales avec les histones?
TAF42 et TAF62
Ils lient ADN de manière similaires aux histones.
TFIIA caractéristiques?
Deux chaines polypeptidiques qui interagissent avec TBP/TFIID et stabilise le complexe.
Fonctions de TFIIA?
- TFIIA-TBP/TFIID : élimine interaction de répresseurs avec TBP qui empêcherait formation de PIC.
- Agit comme co-activateur.
TFIIA encodé par quels gènes?
TOA1 et TOA2
TFIIB caractéristiques? (4)
- Une seule chaine polypeptidique qui rejoint le complexe d’initiation après TBP/TFIID et TFIIA.
- Contact spécifique avec TBP et ADN.
- Interactions spécifiques avec grand sillon en amont de BRE et petit sillon en aval de TATA.
- Contact avec Pol II : segments de TFIIB dans canal de sortie.
TFIIF caractéristiques?
- Recruté sur promoteur déjà associé à Pol II
- Liaison stabilise complexe ADN-TBP-TFIIB
- Contribue à maintenir enroulement serré de l’ADN
TFIIF 2 sous-unités essentielles chez humain?
RAP74 et RAP30
TFIIE?
Recrute et régule TFIIH.
TFIIH?
Contrôle transition entre complexe fermé et complexe ouvert.
10 sous-unités.
Quelles sous-unités de TFIIH ont une activité hélicase et protéine kinase?
XPD et XPB
Fonctions XPD et XPB?
Fusion du promoteur et détachement de Pol II du promoteur.
Réparation de l’ADN.
Rôle du médiateur?
20 sous-unités
Facilite initiation en régulant activité CTD kinase de TFIIH.
Comment le médiateur est lié à Pol II?
Queue CTD d’une face et activateurs de l’autre.
Quels sont les facteurs d’élongation?
TFIIS et hSPT5
Rôle la kinase P-TEFb?
Stimule élongation en phosphorylant Ser 2, ce qui corrèle avec élongation.
Quel autre facteur d’élongation P-TEFb recrute, phosphoryle et active?
TAT-SF1
La famille ELL?
Autre classe de facteurs d’élongation. Se lit à Pol II en élongation. Améliore processivité de Pol II en l’empêchant de ralentir.
Rôle TFIIS? (4)
- Stimule taux d’élongation en diminuant temps de pause Pol II sur séquences qui ralentissent sa progression.
- Contribue à la vérification de séquence par Pol II et stimule activité RNase de Pol II.
- Contribue à correction hydrolytique stimulée par Gre.
Rôle de FACT?
Devant la Pol II, FACT extrait 1 dimère H2A/H2B ce qui Permet à Pol II de passer ce nucléosome.
Quelles sont les 2 protéines qui forment l’hétérodimère FACT?
Spt16 et SSRP1
Spt16 se lit à?
H2A/H2B
SSRP1 se lit à?
H3/H4
Formation de la coiffe?
L’ajout d’une guanine méthylée à l’extrémité 5’ ARN via liaison particulière 5’-5’ impliquant 3 phosphates.
Quelles sont les 3 étapes enzymatiques de la formation de la coiffe?
- Groupe phosphate enlevé extrémité 5’ a
ARN - ARN triphosphatase - Ajout nucléotide GMP - Guanylyltransférase
- Méthylation du GMP - Méthyltransférase
À quel moment la coiffe est ajoutée?
Dès que ARN émerge du canal de sortie de Pol II.
Rôles de la coiffe?
- Stabilise ARNm
- Export ARNm dans cytoplasme
- Recrutement des ribosomes
Que se passe-t-il après l’ajout de la coiffe?
- Déphosphorylation Ser5 du CTD : dissociation machinerie assemblage coiffe.
- Phosphorylation Ser2 du CTD : assemblage de machinerie épissage.
Que se passe-t-il lorsque Pol II atteint la fin d’un gène?
Rencontre une séquence spécifique AATAAA qui stimule le transfert enzymes de polyadénylation du CTD à l’ARN.
Polyadénylation conduit à 4 évènements, lesquels?
- Clivage de ARNm
- Ajout d’un grand nombre de résidus adénine à son extrémité 3’
- Dégradation de l’ARN encore associée à l’ARN Pol II
- Terminaison de la transcription
Quels sont les 2 complexes protéiques transportés par Pol II (queue CTD) lorsqu’elle approche la fin du gène?
CPSF : coupe ADN en aval signal AAUAAA
CstF : cofacteur
CPSF recrute?
Poly-A-polymérase (PAP) qui se lit à l’ARN clivé en 3’. PABP export ARNm mature au cytoplasme.
Est-ce que la Pol II s’arrete après la poly-A et clivage de l’ARN?
NON, elle se déplace sur la matrice produisant une 2ème molécule d’ARN.
Quelle est le modèle torpille de la terminaison?
2ème molécule d’ARN ne possède pas de coiffe sera reconnu par Rat1 ou Xrn2 (humain) qui dégrade rapidement ARN 5’/3’. Elle rattrape la Pol II en transcription et la pousse, ce qui arrache le transcrit naissant (aucunes interactions directes).
Quelle est le modèle allostérique de la terminaison?
Terminaison dépendrait de modification structurale de la Pol II qui réduit son caractère processif. Provoquée par transfert d’enzymes qui modifie ARN de la queue CTD.
Pol I et Pol III ressemblent à Pol II mais diffèrent de quelle manière?
Codent pour ARN spécialisés et non des protéines.
Pol I et Pol III ressemblent à Pol II, quel est un élément commun?
TBP.
Quel seul gène transcrit la Pol I?
Précurseur des ARNr.
Facteurs requis de la Pol I pour initiation?
SL1 : comprend TBP + 3 TAFs spécifiques qui fixe le promoteur central qui requiert :
UBF : lie UCE et recrute SL1, stimule aussi la transcription en recrutant Pol I
Différentes formes pouvant prendre le promoteur Pol III?
Boite A et B
Boite A et C
Boite TATA
FGTs requis au promoteur Pol III?
TFIIA, TFIIB (contient TBP) et TFIIC
