Cette section approfondira le rôle spécifique des ARN polymérases lors de la transcription. Lisez la suite pour apprendre le rôle des ARN polymérases à chaque étape de la transcription.,

Initiation de la Transcription

contrairement à la polymérase procaryote qui peut se lier seule à un modèle D’ADN, les eucaryotes ont besoin de plusieurs autres protéines, appelées facteurs de transcription, pour se lier d’abord à la région promotrice puis aider à recruter la polymérase appropriée.

les trois ARN polymérases eucaryotes

Les caractéristiques de la synthèse des ARNm eucaryotes sont nettement plus complexes que celles des procaryotes. Au lieu d’une seule polymérase comprenant cinq sous-unités, les eucaryotes ont trois polymérases qui sont chacune composée de 10 sous-unités ou plus., Chaque polymérase eucaryote nécessite également un ensemble distinct de facteurs de transcription pour l’amener au modèle D’ADN.

L’ARN polymérase I est située dans le nucléole, une sous-structure nucléaire spécialisée dans laquelle L’ARN ribosomique (ARNr) est transcrit, traité et assemblé en ribosomes (Tableau 1). Les molécules d’ARNr sont considérées comme des ARN structurels car elles ont un rôle cellulaire mais ne sont pas traduites en protéines. Les ARNr sont des composants du ribosome et sont essentiels au processus de traduction. L’ARN polymérase I synthétise tous les ARNr à l’exception de la molécule d’ARNr 5S., La désignation” S « s’applique aux unités” Svedberg », une valeur non additive qui caractérise la vitesse à laquelle une particule se dépose pendant la centrifugation.

RNA polymerase II is located in the nucleus and synthesizes all protein-coding nuclear pre-mRNAs., Les pré-ARNm eucaryotes subissent un traitement intensif après la transcription mais avant la traduction (Figure 1). Pour plus de clarté, la discussion de ce module sur la transcription et la traduction chez les eucaryotes utilisera le terme « ARNm” pour décrire uniquement les molécules matures et transformées qui sont prêtes à être traduites. L’ARN polymérase II est responsable de la transcription de l’écrasante majorité des gènes eucaryotes.

la Figure 1. L’ARNm eucaryote contient des introns qui doivent être épissés. Un bouchon de 5′ et une queue de poly-A de 3′ sont également ajoutés.,

L’ARN polymérase III est également située dans le noyau. Cette polymérase transcrit une variété d’ARN structuraux qui comprend le pré-ARNr 5S, les pré-ARN de transfert (pré-ARNt) et les petits pré-ARN nucléaires. Les ARNt ont un rôle critique dans la traduction; ils servent de molécules adaptatrices entre le modèle d’ARNm et la chaîne polypeptidique en croissance. Les petits ARN nucléaires ont une variété de fonctions, y compris « épisser” les pré-ARNm et réguler les facteurs de transcription.,

un scientifique caractérisant un nouveau gène peut déterminer quelle polymérase le transcrit en vérifiant si le gène est exprimé en présence d’un poison de champignon particulier, l’α-amanitine (Tableau 1). Il est intéressant de noter que l’α-amanitine produite par Amanita phalloides, le champignon Death Cap, affecte les trois polymérases de manière très différente. L’ARN polymérase I est complètement insensible à l’α-amanitine, ce qui signifie que la polymérase peut transcrire l’ADN in vitro en présence de ce poison. En revanche, L’ARN polymérase II est extrêmement sensible à l’α-amanitine et l’ARN polymérase III est modérément sensible., Connaître la polymérase transcriptrice peut indiquer à un chercheur la fonction générale du gène étudié. Étant donné que L’ARN polymérase II transcrit la grande majorité des gènes, nous nous concentrerons sur cette polymérase dans nos discussions ultérieures sur les facteurs et promoteurs de transcription eucaryotes.

promoteurs de L’ARN polymérase II et Facteurs de Transcription

Les promoteurs eucaryotes sont beaucoup plus grands et plus complexes que les promoteurs procaryotes. Cependant, les deux ont une séquence similaire à la séquence -10 des procaryotes., Chez les eucaryotes, cette séquence est appelée la boîte TATA, et a la séquence de consensus TATAAA sur le brin de codage. Il est situé à -25 à -35 bases par rapport au site d’initiation (+1) (Figure 2). Cette séquence n’est pas identique à la boîte E. coli -10, mais elle conserve l’élément riche en a–T. La thermostabilité des liaisons A-T est faible, ce qui aide le modèle D’ADN à se dérouler localement en préparation de la transcription.,

Au lieu du simple facteur σ qui aide à lier L’ARN polymérase procaryote à son promoteur, les eucaryotes assemblent un complexe de facteurs de transcription requis pour recruter L’ARN polymérase II à un gène codant une protéine. Les facteurs de Transcription qui se lient au promoteur sont appelés facteurs de transcription basaux. Ces facteurs basaux sont tous appelés TFII (pour Transcription Factor/polymerase II) plus une lettre supplémentaire (A-J). Le complexe de base est TFIID, qui comprend une protéine de liaison au TATA (TBP)., Les autres facteurs de transcription se mettent systématiquement en place sur le gabarit D’ADN, chacun stabilisant davantage le complexe de pré-initiation et contribuant au recrutement de L’ARN polymérase II.

Figure 2. Un promoteur généralisé d’un gène transcrit par L’ARN polymérase II est montré. Les facteurs de Transcription reconnaissent le promoteur. L’ARN polymérase II se lie alors et forme le complexe d’initiation de la transcription.,

certains promoteurs eucaryotes ont également une boîte de CAAT conservée (GGCCAATCT) à environ -80. Plus en amont de la boîte TATA, les promoteurs eucaryotes peuvent également contenir une ou plusieurs boîtes riches en GC (ggcg) ou des boîtes octamères (ATTTGCAT)., Ces éléments lient des facteurs cellulaires qui augmentent l’efficacité de l’initiation de la transcription et sont souvent identifiés dans des gènes plus « actifs” qui sont constamment exprimés par la cellule.

Les facteurs de transcription basaux sont cruciaux dans la formation d’un complexe de préinitiation sur le modèle D’ADN qui recrute par la suite L’ARN polymérase II pour l’initiation de la transcription. La complexité de la transcription eucaryote ne se termine pas avec les polymérases et les promoteurs., Une armée d’autres facteurs de transcription, qui se lient aux amplificateurs et silencieux en amont, aident également à réguler la fréquence à laquelle le pré-ARNm est synthétisé à partir d’un gène. Les amplificateurs et les silencieux affectent l’efficacité de la transcription, mais ne sont pas nécessaires pour que la transcription se poursuive.

structures de promoteur pour les ARN polymérases I et III

les processus d’amener les ARN polymérases I et III au modèle D’ADN impliquent des collections légèrement moins complexes de facteurs de transcription, mais le thème général est le même.,

Les éléments promoteurs conservés pour les gènes transcrits par les polymérases I et III diffèrent de ceux transcrits par L’ARN polymérase II. L’ARN polymérase I transcrit les gènes qui ont deux séquences promotrices riches en GC dans la région -45 à +20. Ces séquences seules sont suffisantes pour que l’initiation de la transcription se produise, mais des promoteurs avec des séquences supplémentaires dans la région de -180 à -105 en amont du site d’initiation amélioreront encore l’initiation. Les gènes qui sont transcrits par L’ARN polymérase III ont des promoteurs en amont ou des promoteurs qui se produisent dans les gènes eux-mêmes.,

la transcription eucaryote est un processus étroitement régulé qui nécessite une variété de protéines pour interagir les unes avec les autres et avec le brin D’ADN. Bien que le processus de transcription chez les eucaryotes implique un investissement métabolique plus important que chez les procaryotes, il garantit que la cellule transcrit précisément les pré-ARNm dont elle a besoin pour la synthèse des protéines.,

élongation et terminaison

Après la formation du complexe de préinitiation, la polymérase est libérée des autres facteurs de transcription, et l’élongation est autorisée à se poursuivre comme chez les procaryotes avec la polymérase synthétisant le pré-ARNm dans la direction 5′ à 3′. Comme discuté précédemment, L’ARN polymérase II transcrit la majeure partie des gènes eucaryotes, donc cette section se concentrera sur la façon dont cette polymérase accomplit l’élongation et la terminaison.,

bien que le processus enzymatique d’élongation soit essentiellement le même chez les eucaryotes et les procaryotes, le modèle D’ADN est plus complexe. Lorsque les cellules eucaryotes ne se divisent pas, leurs gènes existent sous la forme d’une masse diffuse d’ADN et de protéines appelées chromatine. L’ADN est étroitement emballé autour des protéines histones chargées à intervalles répétés. Ces complexes ADN–histones, collectivement appelés nucléosomes, sont régulièrement espacés et comprennent 146 nucléotides d’ADN enroulés autour de huit histones comme du fil autour d’une bobine.,

pour que la synthèse des polynucléotides se produise, la machine de transcription doit écarter les histones chaque fois qu’elle rencontre un nucléosome. Ceci est accompli par un complexe protéique spécial appelé FACT, qui signifie  » facilite la transcription de la chromatine.” Ce complexe éloigne les histones du modèle D’ADN lorsque la polymérase se déplace le long de celui-ci. Une fois le pré-ARNm synthétisé, le complexe FACT remplace les histones pour recréer les nucléosomes.

La terminaison de la transcription est différente pour les polymérases différentes., Contrairement aux procaryotes, l’élongation par L’ARN polymérase II chez les eucaryotes a lieu 1 000 à 2 000 nucléotides au-delà de la fin du gène transcrit. Cette queue pré-ARNm est ensuite enlevée par clivage lors du traitement de l’ARNm. D’autre part, les ARN polymérases I et III nécessitent des signaux de terminaison. Les gènes transcrits par L’ARN polymérase I contiennent une séquence spécifique de 18 nucléotides qui est reconnue par une protéine de terminaison. Le processus de terminaison dans L’ARN polymérase III implique une épingle à cheveux d’ARNm semblable à la terminaison rho-indépendante de la transcription chez les procaryotes.,

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