Transcription Flashcards
Qu’est-ce qu’un gène
Une séquence d’ADN transcrite, localisée sur un chromosome, grâce à laquelle se transmet un caractère héréditaire
Génome
Ensemble des gènes et du matériel non codant d’un organisme constitue son génome
Le génome correspondant au caryotype …
46 XX ou XY est approximativement
constitué de 3 milliards pb et seulement une fraction de cette structure correspondent à des séquences codantes
Chaque gène est séparé par quoi?
Chaque gène est séparé par de l’ADN intergénique non transcrit dont la fonction reste à élucider. La plus grande partie de cet ADN intergénique est constituée de séquences répétitives
voir schéma p.4
Différents types de gènes
Gènes d’entretien (gènes constitutifs nécessaires au maintien de la fonction cellulaire de base, exprimés dans toutes les cellules de l’organismes dans des conditions normales et pathophysiologiques)
–> Codent pour ARNr, ARNt
–> Codent pour protéines via les ARNm
Gènes qui ne s’expriment que dans des circonstances particulières
–>Gènes de division cellulaire
–>Gène de l’embryogénèse
Gènes exprimés dans certaines cellules
–>Gène de l’insuline dans les cellules B du pancréas
–> Gène des IgG des plasmocytes
2000 gènes pour procaryote vs 30 000 eucaryote
Qu’est-ce que la transcription?
C’est la reproduction sous forme d’ARN de l’information contenue dans l’ADN d’un gène
La transcription est effectuée par quelle enzyme?
ARN polymérase + de nombreuses autres protéines
Étapes de la transcription
-initiation
-élongation
-terminaison
La transcription permet la synthèse de quoi?
3 sortes d’ARN : ARNm, ARNt et ARNr
Un seul brin d’ADN est transcrit en ARN
VRAI ou FAUX : Sur la chaine d’ADN bicaténire, le brin utilisé comme matrice ne peut pas varier d’un ARN à un autre ARN
Faux, peut varier
L’unité de transcription est définie par quoi?
Un promoteur : zone d’ADN reconnue par la polymérase pour débuter la transcription
Un terminateur : zone où il y a dissociation de l’ARN nouvellement formé et de l’ADN matrice
Transcription chez les bactéries, type d’ARNm
-ARNm monocistronique (infos pour 1 protéine) (eucaryotes) = 1 promoteur pour 1 gène
ou
-ARNm polycistronique (info pour plusieurs protéines) (bactéries = procaryote) = 1 promoteur pour plusieurs gènes
Organisation en opérons (promoteur commun à plusieurs gènes)
Transcription chez les bactéries :
-synthèse des ARNs est catalysée par quoi?
-dans quel sens?
-amorce ou non?
-précision sur l’enzyme
-La synthèse de tout les ARNs est catalysée par une seule ARN polymerase = transcriptase
-La transcriptase synthétise l’ARN dans le sens
5’- 3’ et se déplace le long du brin d’ ADN dans le sens 3’- 5’.
-Ne demande pas d’amorce (contrairement à ADN polymérase)
-L’enzyme est composée d’un noyau de plusieurs chaines polypeptidiques (a2BBw) qui assure l’élongation et du facteur sigma qui assure la reconnaissance du promoteur
Transcription chez les bactéries : a
Assemblage de l’enzyme et interaction
non-spécifique avec le promoteur
Transcription chez les bactéries : B
Site actif de l’enzyme pour la synthèse
de l’ARN
Transcription chez les bactéries : w
Stabilisation de l’enzyme et participation
à l’assemblage des sous-unités
Transcription chez les bactéries : sigma
facteur protéique nécessaire pour fixer
spécifiquement sur le promoteur
Initiation chez les bactéries, première sous-étape
1) Fixation de l’ARN polymérase sur le promoteur
-Le facteur σ s’associe au noyau enzymatique (α2ββω) pour former l’holoenzyme.
–Cette association conduit à la reconnaissance spécifique du promoteur et à la stabilisation de
l’enzyme sur le promoteur.
–Des séquences consensus (hautement conservée au cours de l’évolution) peuvent être identifiées dans le promoteur
*Exemple: boîte TATAAT (boîte de Pribnow) (position -10)
*Séquence riche en A et T en position -35
*Ces séquences ne sont pas identiques d’un promoteur à l’autre
–L’intensité de la transcription d’un gène est en rapport direct avec l’affinité de liaison de la
polymérase avec l’ADN matrice.
*Promoteur puissant = séquences consensus hautement conservées =
↑ taux de la transcription
*Promoteur faible = séquences concensus dégénés =
↓ taux de la transcri
Initiation chez les bactéries : 2e sous-étape
2) L’enzyme sépare les 2 brins d’ADN
-La séparation des 2 brins se produit dans une région riche en A et T, située -10 par rapport au début de la transcription.
–Étape limitante, demande beaucoup d’énergie.
–Formation d’une bulle de transcription
–Initiation de la synthèse dans le sens 5’-3’ et synthèse d’une courte séquence (9 nucléotides)
–Le facteur σ se détache
Élongation chez les bactéries
-La libération du facteur σ permet à l’ARN
polymérase de se déplacer sur l’ADN matrice
dans le sens 3’-5’ et de commencer l’élongation.
-Vitesse est de l’ordre de 40 nucléotides/s
–> Variable en fonction des contraintes de structure
de l’ADN ou de l’ARN synthétisé.
-Lorsqu’elle avance, la polymérase dissocie les
brins devant la bulle de transcription et elle
réassocie les brins derrière la bulle de
transcription
-L’ADN reste hybridé à l’ARN sur environ 8 nucléotides
Terminaison chez les bactéries
-L’élongation de la chaîne d’ARN se poursuit jusqu’à la rencontre du site de
terminaison (terminateur).
-L’ARN polymérase se dissocie de l’ADN et l’ARN nouvellement synthétisé
est libéré.
-Chez les bactéries, il existe 2 types de site de terminaison
–> Terminateurs rho-indépendants
*Pas de protéines externes requises
*Séquences de terminaison intrinsèques
–>Terminateurs rho-dépendants
*Protéine rho req
Terminaison rho-indépendante
-palindrome : arrêt de la polymérase
-séquence riche en quelque chose (A par exemple) : dissociation du complexe et libération de l’ARN
Terminaison rho-dépendante
-Nécessite l’intervention de la protéine rho (hexamère)
*Possède activité hélicase
*Possède activité ATPase
-Elle reconnait une région de l’ARN riche en C en amont du site de terminaison (rho utilisation site) et s’attache à l’ARN
-Elle utilise l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP pour migrer le long de l’ARN jusqu’à atteindre l’ARN polymérase au niveau de lapone de terminaison
-Rho possède une activité hélices et provoque la dissociation du complexe et la terminaison de la transcription
Transcription chez les eucaryotes se déroule où?
Dans le noyau, contrairement au procaryote, la transcription et la traduction ne peuvent pas être couplée chez les eucaryotes
Gènes eucaryotes : unités de transcription monocistroniques ou polycistroniques?
Mono
Transcription Chez les eucaryotes : Les gènes codant les protéines sont..
Morcelés :
Constitués d’une succession de séquences codantes (exos) et de séquences non codantes (introns. Leur transcription code pour un ARNhn (heterogenous nuclear) qui est un ARN précurseur qui devra subir une étape supplémentaire (épissage) avant de revenir l’ARNm
Transcription Chez les eucaryotes : La transcription des différents ARN est assurée par qui?
3 ARN polymérises distinctes :
-ARN polymérase I -> ARNr (sauf ARN 5S)
-ARN polymérase II -> ARNm
-ARN polymérase III -> ARNt, ARN 5S, ARNsn
Transcription Chez les eucaryotes : Initiation de la transcription par les 3 polymérises nécessite quoi?
Des facteurs généraux de transcription qui vont reconnaitre les éléments des promoteurs, recruter et orienter la polymérase et aider la polymérase dans les étapes initiales de la transcription
Transcription Chez les eucaryotes : Toutes les polymérases nécessitent quoi?
Toutes les polymérases nécessitent la TBP (TATA-binding protein) qui se fixe en amont du site initiateur de la transcription
Transcription chez les eucaryotes : les différents promoteurs
1 : les types + rôle
2 : éléments principaux
Promoteur basal?
3 : rôle
Promoteur minimal :
–la plus petite unité nécessaire et suffisante à l’initiation de la transcription par l’ARN pol II et les facteurs généraux de la transcription
–2 types:
*ceux contenant une boîte TATA entourée de régions riches en GC
Gènes fortement régulés (type cellulaire particulier ou stade particulier du cycle cellulaire)
*ceux contenant un élément aval (DPE, downstream promoter element ou MTE, motif ten element).
*Les 2 types contiennent également une région initiatrice (Inr) positionnée entre -2 et +6.
–Incapable à lui seul d’assurer une transcription efficace du gène qu’il contrôle
Promoteur proximal :
-Modules positionnés jusqu’à -200 en amont
–Éléments principaux:
*boîte CAAT (entre -212 et -57) reconnue par les facteurs de transcription CTF/NF1 et CBF/NFY
*Boîte GC (positionnée entre boîte TATA et la boîte CAAT) reconnue par le facteur de transcription Sp1
*Ce sont des éléments activateurs de la transcription. Elles contrôlent la fréquence de la transcription.
*Le promoteur minimal associé au promoteur proximal constitue le promoteur basal qui permet une expression de base du gène
Promoteur distal :
-Composé de courtes séquences pouvant soit stimuler (enhancer), soit réprimer (silencer) la
transcription.
–Éléments souvent situés assez loin du gène (jusqu’à 100 000 nucléotides) soit en aval ou en amont
du site initiateur de la transcription (dans des introns ou des exons).
–Ils fixent des facteurs de transcriptions spécifiques qui recrutent, par des interactions protéines-protéines avec d’autres facteurs de transcription et/ou des co-facteurs, la machinerie basale de la transcription et ainsi régulent la transcription.
–Ces interactions impliquent le repliement de la molécule d’ADN
–Mécanisme de régulation qui permet d’ajuster le taux de transcription aux besoins cellulaires
PROMOTEUR BASAL :
Le promoteur minimal associé au promoteur proximal constitue le promoteur basal qui permet une expression de base du gène
Transcription chez les eucaryotes : facteurs de transcription
->Protéines qui peuvent se fixer sur des séquences spécifiques de l’ADN
Domaines de fixation à l’ADN
présentent des structures tridimentionnelles bien définies → utilisation fréquente d’hélice α
Domaines d’activation (ou de répression) de la transcription :
induisent l’interaction avec les autres protéines participant à la régulation de l’expression
génique
+ Moins bien conservés et moins bien structurés que les domaines de fixation à l’ADN mais avec
un pourcentage inhabituel d’acides aminés particuliers (ex riches en Pro, riches en Glu, hélices α riches en aa négatifs,…)
Domaines de liaison à un ligand (dans de nombreux cas) :
classiquement retrouvés dans les récepteurs nucléaire, ce qui permet de reconnaître
spécifiquement un ligand donné (par exemple, une hormone stéroïdienne) et d’activer les gènes
cibles du récepteur
Transcription chez les eucaryotes, étapes
P. 26
Maturation des ARN messagers précurseurs : ARN polymérase II synthétise quoi et que se passe-t-il après?
-Addition d’une coiffe à l’extremité 5’
*Guanine modifiée par méthylation
*La protéine CBP (Cap binding protein) se fixe sur la coiffe.
–Addition d’une queue de polyA à l’extrémité 3’
*Signal de polyadénylation (AAUAAA)
-Épissage
-> Ces modifications sont essentielles pour que l’ADNm puisse être exporté hors du noyau, elles offrent une protection contre les nucléases
Coiffe de l’ARN messager
p.29
L’épissage permet quoi?
D’éliminer les séquences non-codantes (introns) de pré-ARNm et de lier entre eux les exos (régions codantes)
L’épissage est assuré par quoi?
Par un complexe de différentes petites ribonucléoprotéines (snRNP) appelé spliceosome
-> chaque snRNP contiene un petit ARN nucléaire (U1, U2, U4, U5 et U6)
Processus d’épissage
1) U1 s’associe à la jonction 5’ de l’intron
2) U2 s’associe à la boite de branchement
3) U4 associé à U6 rapproche U1 et U2, réalisant ainsi un pont entre la jonction 5’de l’intron et la boite de branchement
4) U5 s’associe à son tour et rapproche les bords 3’ et 5’ des exos à suturer
5) U4 et U1 quittent le complexe
6) Le 2’-OH du A de la boite de branchement coupe la jonction 5’ de l’intron
7) Le 3’-OH du nucléotide en 3’ de l’exonèrerai amont coupe l’autre jonction
8) L’ARNm épissé et l’intron en lasso sont libérés
Transcription eucaryote vs procaryote
p.32
Les ARNt et ARNr doivent leurs activités à quoi?
Aux structures secondaires et tertiaires complexe qu’ils adoptent
Les modifications des nucléotides sont des processus enzymatiques conduisant à quoi?
À une modification chimique d’une base ou du ribote à différentes positions d’un acide nucléique
= modifications post-transcriptionnelles
Les ARNt se caractérisent par quoi?
Par la présence d’un grand nombre de nucléotides modifiés qui jouent un rôle à la fois dans l’acquisition et le maintien de leur structure et dans leur interaction avec l’ARNm
-> la pseudo-uridine stabilise la structure de l’ARNt
-> les nucléotides modifiés sont souvent retrouvés dans la boucle anticodon de l’ARNt et peuvent jouer un rôle lors de l’interaction avec l’ARNm
Dans les ARNr, on retrouve quoi?
Des nucléotides modifiés dans des régions fonctionnelles importantes des ribosomes pourraient améliorer l’efficacité des ribosomes au cours de la traduction
Structures chimiques de nucléotides modifiés
p.34
Modulation du taux de transcription
-les promoteurs puissants permettent la synthèse de protéines demandées en grandes quantités, car il y a un besoin continuel (ex : enzymes de la glucose, cycle de Krebs, etc.)
-les promoteurs faibles peuvent être transformés en promoteurs puissants lorsqu’il y a une demande plus grande pour certaines protéines
Propriétés des répresseurs
–S’attachent à des séquences particulières
–N’interagissent pas nécessairement directement avec l’ARN polymérase
*Empêchent l’enzyme de se fixer sur le promoteur
*Inhibent l’étape d’initiation
*Bloquent l’avancement de la polymérase
–Sont souvent des protéines allostériques qui peuvent êtres activées par de petites molécules
Opéron lactose
Lac I exprime en continue le redresseur de l’opérons Lac
Pas de lactose dans le milieu =
répressif tétraédrique actif = pas de transcription des gènes
Lactose dans le milieu
= changement allostérique du répresseur = répresseur inactif = transcription des gènes
Propriétés des activateurs
–S’attachent à des séquences consensus particulières situées près des promoteurs
–Interagissent directement avec l’ARN polymérase
–Sont souvent des protéines allostériques qui peuvent être activées par de petites molécules
