Liaison coopérative des régulateurs de la transcription

Les régulateurs de la transcription se lient à des séquences cis-régulatrices spécifiques de l'ADN pour réguler la transcription des gènes. Ces séquences cis-régulatrices sont très courtes, généralement moins de dix paires de nucléotides. Cette longueur signifie qu'il y a une forte probabilité que la même séquence se retrouve au hasard dans le génome.  Comme les régulateurs peuvent également se lier à des groupes de séquences similaires, cela augmente encore les risques de liaison aléatoire. Les régulateurs transcriptionnels forment des dimères qui se lient à une séquence deux fois plus longue qu'un monomère, ce qui augmente les séquences et réduit les risques de liaison aléatoire. Les dimères de régulateurs de transcription peuvent être des homodimères ou des hétérodimères. En solution, ces régulateurs coopératifs existent sous forme de monomères ou de dimères faiblement liés. Toutefois, lorsque ces monomères se lient à une séquence cis-régulatrice étendue sur l'ADN, ils forment des dimères stables.

La coopérativité est un phénomène dans lequel la liaison d’une protéine monomère provoque des changements structurels dans l’ADN et augmente l’affinité des sites régulateurs pour d’autres monomères. Cela permet aux monomères de se lier en tant que dimères sur la séquence cis-régulatrice. Ce phénomène aide également les régulateurs à accéder à des sites situés sur l’ADN étroitement liés aux protéines histones du nucléosome, qui autrement seraient inaccessibles. La première liaison se produit généralement au niveau de l’ADN à l’extrémité du nucléosome, où il n’est pas étroitement lié. La liaison à ce site entraîne l’éloignement de l’ADN des histones, conduisant ainsi au décompactage du nucléosome. Ce déballage augmente l'accès aux autres sites réglementaires. Chez les eucaryotes, la liaison aux facteurs de transcription dépend principalement de la coopérativité. Bien que la coopérativité puisse se produire dans certains cas, la plupart des liaisons des régulateurs transcriptionnels chez les procaryotes sont non coopératives. Dans de tels cas, les régulateurs existent sous forme de dimères stables maintenus ensemble par plusieurs interactions non covalentes.

Le fait qu'un régulateur inconnu se lie de manière coopérative ou non peut être déterminé en traçant le nombre de sites de liaison occupés sur l'ADN par rapport à la concentration en protéines. Si le tracé est une courbe en forme de S, cela indique que le régulateur se lie de manière coopérative aux sites de liaison. Si la courbe augmente régulièrement avant de se stabiliser à mesure qu'elle s'approche de tous les sites de liaison occupés, cela indique que la liaison n'est pas coopérative.