CM8 Expression des génomes

Expression des Génomes : La Transcription (Cheatsheet)

L'expression génique est le processus par lequel l'information contenue dans un gène (ADN) est utilisée pour synthétiser un produit fonctionnel, comme une protéine ou une molécule d'ARN. La première étape majeure est la transcription.

1. Principes Généraux de la Transcription

• Définition : Synthèse d'une molécule d'ARN monocaténaire par une ARN polymérase, en utilisant un brin d'ADN comme matrice.

• Sens de synthèse : L'ARN est synthétisé dans le sens 5' → 3'.

• Lecture de la matrice : Le brin d'ADN matrice est lu dans le sens 3' → 5'.

• Brins d'ADN :

  • Brin transcrit (ou matrice/antisens) : Le brin lu par l'ARN polymérase.

  • Brin codant (ou sens) : Sa séquence est quasi-identique à celle de l'ARN transcrit (U remplace T).

• Étapes clés :

  1. Initiation : Fixation de l'ARN polymérase au promoteur et ouverture de l'ADN.

  2. Élongation : Ajout de ribonucléotides pour former la chaîne d'ARN.

  3. Terminaison : Détachement de l'ARN polymérase et libération du transcrit.

• Fidélité : Moins fidèle que la réplication de l'ADN (1 erreur / 10 000 nucléotides).

2. Les ARN Polymérases (RNAP)

3. La Transcription chez les Procaryotes

• Couplage : La transcription et la traduction sont simultanées et couplées dans le cytoplasme.

A. Initiation

• Promoteur : Séquences consensus situées en -10 (boîte de Pribnow) et -35 par rapport au site de démarrage (+1).

• Facteur Sigma () : Sous-unité qui reconnaît le promoteur et guide le cœur de l'ARN polymérase. L'ensemble forme l'holoenzyme ().

• Complexe ouvert : Le facteur aide à dérouler l'ADN au niveau du promoteur pour former la "bulle de transcription". Le facteur se détache après le début de l'élongation.

B. Terminaison

• Rho-indépendante :

  • Un signal sur l'ADN contient une séquence C-G riche qui forme une structure en tige-boucle (hairpin) sur l'ARN.

  • Cette structure est suivie d'une série de Uraciles (U).

  • La tige-boucle déstabilise le complexe, et la faible liaison A-U entre l'ARN et l'ADN provoque la dissociation.

• Rho-dépendante :

  • La protéine Rho (une hélicase) se fixe sur l'ARN naissant.

  • Elle se déplace sur l'ARN vers la polymérase.

  • Quand la polymérase fait une pause, Rho la rattrape et déroule l'hybride ARN-ADN, provoquant la terminaison.

4. La Transcription chez les Eucaryotes

• Compartimentation : La transcription a lieu dans le noyau, la traduction dans le cytoplasme. Les deux processus sont séparés.

• Chromatine : L'ADN est compacté en chromatine. La transcription nécessite un remodelage pour rendre les gènes accessibles (euchromatine).

• Maturation : Le transcrit primaire (pré-ARNm) subit plusieurs modifications avant de devenir un ARNm mature.

A. Initiation (par Pol II)

• Promoteur : Plus complexe. Contient souvent une boîte TATA (~ -25/-30 pb).

• Facteurs Généraux de Transcription (GTF) : Protéines nécessaires pour l'initiation.

  • TFIID (contenant TBP, TATA-Binding Protein) reconnaît la boîte TATA et courbe l'ADN.

  • Recrutement séquentiel d'autres facteurs (TFIIA, TFIIB, TFIIF/Pol II, TFIIE, TFIIH).

  • TFIIH a une activité hélicase (ouvre l'ADN) et kinase.

• Élongation : Le passage à l'élongation est déclenché par la phosphorylation du domaine C-terminal (CTD) de l'ARN Pol II par TFIIH.

B. Élongation et Maturation co-transcriptionnelle

• Le CTD phosphorylé sert de plateforme d'assemblage pour les enzymes de maturation de l'ARNm.

• Coiffe 5' (Capping) : Ajout d'une 7-méthylguanosine à l'extrémité 5' via une liaison atypique 5'—5' triphosphate. Protège l'ARNm de la dégradation et est reconnue pour l'initiation de la traduction.

• Épissage (Splicing) : Élimination des introns (séquences non-codantes) et liaison des exons (séquences codantes).

  • Réalisé par le spliceosome, un complexe de petites ribonucléoprotéines nucléaires (RNPsn).

  • Les RNPsn reconnaissent les sites consensus aux jonctions exon-intron et un point de branchement (une Adénosine) dans l'intron.

  • Mécanisme : deux réactions de transestérification qui excisent l'intron sous forme d'une structure en lasso.

• Épissage alternatif : Un seul gène peut produire plusieurs protéines différentes en combinant les exons de manières diverses. Concerne ~60% des gènes humains.

C. Terminaison et Polyadénylation

• La Pol II transcrit un signal de polyadénylation (AAUAAA) sur l'ARN.

• Des facteurs de clivage recrutés par le CTD coupent l'ARN en aval de ce signal.

• La Poly(A) Polymérase (PAP) ajoute une queue poly(A) d'environ 200 adénines à l'extrémité 3' (sans matrice).

• La queue poly(A) stabilise l'ARNm et facilite son export et sa traduction.

• L'ARN restant attaché à la Pol II est dégradé, provoquant son détachement.

Résumé des Différences Clés