Transcription de l'ADN Flashcards
Réplication
ADN -> ADN
Transcription
ADN -> ARN
Traduction
ARN -> protéine
Résultat de la transcription
La transcription génère un polymère de ribonucléotides qui est synthétisé par une ARN polymérase
- L’ARN polymérase synthétise l’ARN de 5’ à 3’
- L’ARN polymérase synthétise une copie complémentaire du brin matrice (qui est lu de 3’ à 5’)
- L’ARN a la séquence du brin d’ADN codant mais avec des ribonucléotides au lieu de désoxyribonucléotides, et de U au lieu de T
Structure de l’ARN
À cause des interactions entre ses bases, l’ARN a une structure secondaire et tertiaire
Pseudoknot
Appariement de bases entre deux régions simple-brin de boucles
Progression de l’ARN polymérase sur l’ADN
Déroulement de l’ADN au fur et à mesure de la synthèse d’ARN par l’ARN polymérase
Reformation de la double hélice en arrière de l’ARN polymérase
Hétéroduplex
Courte région d’hélice hybride ADN/ARN formée transitoirement (environ 9 nucléotides)
Caractéristiques des ARN polymérases
- L’ARN polymérase synthétise l’ARN en copiant un brin matrice d’ADN
- Transcrit de 5’ à 3’ (brin matrice de l’ADN doit être lu de 3’ à 5’)
- Ne nécessite pas d’amorce
- Crée des liens phopshodiesters entre les nucléotides en son site actif
Précision de la transcription
La transcription n’a pas à être aussi précise que la réplication d’ADN puisque les erreurs ont une durée de vie limitée correspondant à la durée de vie du transcrit
Site d’initiation de la transcription
Promoteur
Séquences pour la terminaison
Terminateur
Sigma
Facteur (protéine) nécessaire à l’initiation de la transcription qui permet la sélection du promoteur du gène à transcrire
Il y a plusieurs facteurs sigma chez les procaryotes, chacun ayant sa propre spécificité de séquence
Tous interagissent avec l’ARN polymérase et sont responsables de la reconnaissance de la séquence promotrice sur l’ADN
Facteur (protéine) sigma chez les procaryotes
Le facteur sigma s’associe à la polymérase pour former le complexe d’initiation de la transcription avant de se lier au promoteur et est relâché quelques 10 nucléotides après initiation de la transcription
ARN polymérase durant l’initiation et la terminaison
L’ARN polymérase est recrutée au niveau du promoteur et est relâchée de l’ADN au niveau d’un signal de stop
Séquence consensus (séquence canonique concept)
Ordre calculé des nucléotidiques (acides nucléiques) ou acides aminés (protéines), trouvés à chaque position dans un alignement de séquences
Représente les résultats d’alignement de séquences multiples dans lesquels des séquences apparentées sont comparées les unes aux autres
Des pourcentages des motifs de séquences similaires sont ainsi calculés pour chaque position
Nature du signal d’initiation (promoteur procaryote typique)
Les facteurs sigma bactériens reconnaissent une paire de courts motifs (séquences) conservés appelés boîtes -10 et -35 à cause de leur distance du site d’initiation de la transcription
La position de cette séquence consensus dicte le brin à utiliser ainsi que le sens de la transcription
Séquence consensus des promoteurs
Séquence idéale obtenue par analyse statistique des fréquences des bases à chaque position
Plus la séquence d’un promoteur est similaire à la séquence consensus (idéale) plus grande sera l’affinité du facteur sigma et plus grande sera l’efficacité d’initiation de la transcription = promoteur plus fort
Repère pour l’assemblage du complexe d’initiation de la trancription
La séquence TATAAT (-10) située environ 10 paires de bases en amont du site d’initiation de la transcription
Reconnaissance moléculaire entre l’ARN polymérase et le facteur sigma
Liaisons chimiques faibles (non covalentes)
- Forces de Van der Waals
- Ponts hydrogène
- Liens ioniques
- Interactions hydrophobes
Étapes de la formation du complexe d’initiation de la transcription (facteur sigma)
1) Le facteur sigma s’associe à l’ARN polymérase avant la transcription. Ce complexe ira se fixer sur le promoteur
2) Le contact de l’ARN polymérase avec le promoteur entraine l’ouverture locale de la double hélice d’ADN (bulle de transcription)
3) Initiation de la synthèse d’ARN à 50 ribonucléotides par seconde
4-5) Relâchement du facteur sigma après la synthèse d’une chaîne de plus ou moins 10 ribonucléotides et élongation
6) Rencontre du signal de terminaison: il s’agit de la forme que prend l’ARN grâce aux appariements locaux (intramoléculaires). Lorsque l’ARN se met sous cette forme, cela indique à l’ARN polymérase qu’elle doit être relâchée
7) L’ARN polymérase se détache, libérant l’ARN.
L’ARN polymérase peut ensuite aller retrouver un facteur sigma pour enclencher une nouvelle transcription
Nature du signal de terminaison chez les procaryotes
À l’extrémité 3’ de l’ARN néo-synthétisée se trouve le signal de terminaison de la transcription encodée par l’ADN
La séquence d’ARN transcrite du signal de terminaison permet la formation d’une tige-boucle (hairpin) qui crée une contrainte au niveau du complexe de l’ARN polymérase
Cela favorise le détachement de l’ARN polymérase
Séquence en tige-boucle
Riche en G-C suivi d’une série de U qui cause la terminaison de la transcription chez les procaryotes
Trois ARN polymérases qu’utilisent les cellules eucaryotes
ARNm, ARNr, ARNt, petits ARM
ARNm
Codent pour les protéines (ARN polymérase II)
ARNr
Composent les ribosomes (ARN polymérase I)
ARNt
Servent d’adaptateur lors de la synthèse protéique (ARN polymérase III)
Petits ARN
Utilisés dans différents processus cellulaires (ARN polymérase III)
snRNA, snoRNA
Nature du signal d’initiation de polymérase II chez les eucaryotes
La boite TATA situé environ 25 paires de bases en amont du site d’initiation de la transcription sert de point de repère pour l’assemblage du complexe d’initiation de la transcription
Complexe d’initiation de la transcription avec l’ARN polymérase II
Des facteurs généraux de la transcription reconnaissent et se lient à la séquence de la boite TATA
Facteurs généraux de la transcription
Reconnaissent et se lient aux séquences conservées des promoteurs eucaryotes d’ARN polymérase I
Aussi appelés Basal Transcription Factors
TFIID subunits
TBP subunit & TAF subunits
TBP subunit: quantité et rôle
1
Reconnait la boite TATA
TAF subunits: quantité et rôles
Environ 11
Reconnait d’autres séquences d’ADN proche du site d’initiation de la transcription, régule DNA-binding by TBP
TFIIB: quantité et rôles
1
Reconnait l’élément BRE dans les promoteurs, positionne l’ARN polymérase au début du site d’initiation
TFIIF: quantité et rôles
3
Stabilise l’interaction de l’ARN polymérase avec TBP et TFIIB, aide à attirer TFIIE et TFIIH
TFIIE: quantité et rôle
2
Attire et régule TFIIH
TFIIH: quantité et rôles
9
Déroule ADN au site d’initiation de la transcription, phosphoryle Ser5 de l’ARN polymérase CTD, relâche l’ARN polymérase du promoteur
Autres séquences d’ADN conservées
CAAT box & GC box
Font partie du promoteur basal et augmentent son efficacité
CAAT box
-80 pb
GC box
-100 pb
CAAT box & GC box: rôle et liaison
Impliquées dans la régulation de la transcription des gènes
Liées par des facteurs généraux de la transcription (GTF) et par facteurs (protéines) activateurs spécifiques
Facteurs spécifiques d’activation
Se lient à des séquences ENHANCER
- Promote gene expression
Facteurs spécifiques de répression
Se lient à des séquences SILENCER
- Inhibit gene expression
Distance entre les enhancers et les silencers
Peuvent se trouver à des milliers de paires de bases en amont et/ou en aval du promoteur
Initiation de la transcription (ARN polymérase)
L’ARN polymérase II nécessite des facteurs protéiques et des signaux dans l’ADN pour initier la transcription
Complexe d’initiation de la transcription
GTF avec l’ARN polymérase II forment le complexe d’initiation de la transcription
- Le promoteur est caractérisé par la boite TATA, qui se trouve à -25
- Des GTF s’associent à la boite TATA
Fixation de l’ARN polymérase sur le promoteur
L’ARN polymérase n’est fixée à la boite TATA que via les transcription factors et ne reconnait pas le promoteur directement
C’est d’abord les facteurs généraux de transcription TFIID et TFIIB qui s’associent à l’ADN du promoteur
Cela permet à l’ARN polymérase II de se lier
Assemblage du complexe d’initiation de la transcription au promoteur
Reconnaissance de la boite TATA (-25) par TFIID (complexe contenant TBP, TATA Binding Protein)
Recrutement de TFIIB par TFIID qui est lié à l’ADN
Recrutement de l’ARN polymérase II + de facteurs généraux de transcription TFIIF, TFIIE, TFIIH
TFIIH
Cause une séparation des deux brins de l’ADN (c’est une ouverture locale, fonction hélicase)
Effectue une phosphorylation (fonction kinase) de la queue C-terminale de l’ARN polymérase
Signal de départ
Phosphorylation de la queue C-terminale de l’ARN poylmérase par la kinase TFIIH, cause la libération des autres facteurs de transcription TFIIB, TFIIE, TFIIF et TFIIH
Cela annonce à l’ARN polymérase que tout est en place pour commencer la transcription et l’élongation de la chaîne d’ARN
Initiation et début de l’élongation de la transcription
La phosphorylation de l’ARN polymérase II entraîne la libération des facteurs de transcription (TFIIB, TFIIE, TFIIF et TFIIH) pour qu’elle puisse commencer l’élongation de la chaîne d’ARN
Début de la synthèse de l’ARN
Une fois tous les facteurs libérés
TFIID
TFIID avec son TBP ne sont pas libérés, continuent dans le processus d’élongation
ARN des eucaryotes dans le noyau
Sont transcrits et modifiés simultanément
Des facteurs de maturation du pré-ARNm se lient à la queue C-terminal de l’ARN polymérase II
Terminaison chez les eucaryotes
- Couplée à la polyadénylation
- Terminateur
- Pré-ARNm est clivé et polyadénylé
- Polymérase se détache
Terminateur
Séquence dans le pré-ARNm transcrit qui est aussi le signal de polyadénylation: AAUAAA
Niveau de l’ARN dans la cellule
L’ARN est constamment synthétisé et dégradé afin d’Assurer une régulation stricte de son abondance
Abondance d’ARN
Régulée au niveau de l’initiation de la synthèse (transcription) et il y a aussi régulation au niveau de sa dégradation
Demi-vie des ARNm
Dans le cytoplasme des eucaryotes, la demi-vie des ARNm est de quelques minutes à quelques heures
En moyenne, la demi-vie de la plupart des ARNm chez les cellules humaines est de 4.8 min
Conditions changeantes de l’environnement des cellules et des organismes
Les cellules et les organismes doivent s’adapter à leur environnement
Cette adaptation implique les changements des patrons d’expression des gènes, certains sont induits et d’autres réprimés
Efficacité de la transcription
Détermine la quantité d’ARN produit et a donc un impact sur la quantité de protéine traduite
Tous les gènes ne sont pas transcrits avec la même efficacité
Taux de transcription
Détermine le niveau d’ARNm et donc aussi de combien de protéine sera synthétisée
Régulé au niveau de l’initiation par la séquence du promoteur et les facteurs de transcription spécifiques qui s’y attachent
Vitesse d’élongation de la transcription
Reste toujours la même
Activateurs de la transcription
Protéines se liant aux séquences de régulation qui facilitent l’assemblage des GTF et de la polymérase sur le promoteur
Répresseurs de la transcription
Empêchent l’assemblages des GTF et de la polymérase sur le promoteur
Séquences qui activent la transcription
Enhancers
Séquences qui inhibent la transcription
Silencer
Fonctionnement des enhancers et des silencers
En se liant, ces facteurs favorisent ou empêchent l’assemblage de l’ARN polymérase et des protéines de transcription au niveau du promoteur
Processus de la régulation de la transcription
Se fait par des facteurs protéiques spécifiques qui stimulent ou inhibent la transcription
Ces facteurs se lient à ades régions de contrôle spécifiques de la transcription sur l’ADN en amont du promoteur (et même en aval du gène)
Liaison des activateurs
Se lient à des séquences enhancer
Liaison des protéines à l’ADN
Entraine un changement de conformation de ces complexes et de l’ADN, résultant en activation ou inhibition de la transcription
Facteurs d’activation
Recrutent des GTF et l’ARN polymérase II
Attirent des complexes du remodelage de la chromatine, qui vont décondenser la chromatine, et des modificateurs de la chromatine
Facteurs de répresseurs
Démobilisent des GTF et l’ARN polymérase II
Repoussent les complexes du remodelage de la chromatine et les modificateurs de la chromatine
Facteurs spécifiques de transcription comprennent…
1) Un domaine de liaison à l’ADN (DBD)
2) Un domaine d’activation (TAD) ou un domaine de répression
Liaison de la protéine activatrice à la séquence enhancer
Cause boucle d’‘ADN permettant l’interaction malgré la distance de l’Activateur à l’ARN polymérase
Favorise la formation complexe d’initiation de la transcription (GTF + ARN polymérase)
Modulation de l’activité des facteurs protéiques dans le cas d’effort physique
EX: Hormones glucocorticoïdes
Production de glucocorticoïdes qui favorise la transformation du glycogène (réserve énergétique) en glucose
Transformation possible grâce à la présence de l’enzyme convertissant le glycogène
Enzyme n’est pas constamment présente dans la cellule, elle est synthétisée au besoin et sa synthèse est modulée par la présence de glucocorticoïdes
Addition de la dexaméthasone
Mobilisation du récepteur glucocorticoïde (GR) du cytoplasme au noyau
Vitesse d’initiation de la transcription
Les facteurs de transcription qui se lient à l’ADN et complexes protéiques qui se lient à ces facteurs déterminent la vitesse d’initiation de la transcription qui varie d’un gène à l’autre et d’une condition à une autre
