La transcription génique est régulée par l’action synergique de plusieurs protéines qui forment un complexe au niveau d’un site de régulation génique. Ceci est observé chez les eucaryotes, où la régulation de l’expression génique est un processus complexe. Les protéines régulatrices chez les eucaryotes peuvent être largement classées en deux types : les régulateurs qui se lient directement à des séquences d’ADN spécifiques et les corégulateurs qui s’associent aux protéines régulatrices mais ne peuvent pas se lier directement à l’ADN. Ces corégulateurs sont ensuite divisés en co-activateurs ou co-répresseurs en fonction de leur fonction.
Un co-régulateur individuel peut fonctionner soit comme un co-activateur, soit comme un co-répresseur, selon son rôle dans son complexe associé. Par exemple, le co-répresseur transcriptionnel G9a participe à l’activation de l’expression génique pour un récepteur d’hormone stéroïde avec d’autres co-activateurs, tels que GRIP1 et CARM1. Des domaines distincts de la protéine remplissent ces fonctions variées. En plus du rôle dans le complexe, ces régulateurs ont des activités enzymatiques qui peuvent aider à réguler l’expression des gènes par le remodelage de la structure de la chromatine.
Les histones acétyltransférases et les histones déméthylases fonctionnent comme des co-activateurs ; cependant, ils doivent d’abord être localisés sur le site de régulation par un activateur de transcription pour pouvoir remplir ces fonctions. Les histone acétyltransférases peuvent acétyler les résidus de lysine sur les queues d’histone. L’acétylation déroule la chromatine et favorise l’expression des gènes. D’autre part, les histones désacétylases et les histones méthyltransférases fonctionnent comme des co-répresseurs. Ces deux modifications conduisent au resserrement de la structure de la chromatine et conduisent ainsi à la prévention de l’expression des gènes.
La transcription est régulée par des activateurs et des répresseurs, des protéines qui se lient à l’ADN. Chez les eucaryotes, ces protéines régulatrices ont souvent besoin de protéines supplémentaires, appelées corégulateurs, pour fonctionner correctement.
Ces co-régulateurs se lient aux complexes activateurs ou répresseurs, mais ils ne reconnaissent pas les séquences cis-régulatrices, car ils ne peuvent pas se lier directement à l’ADN.
Un régulateur transcriptionnel se lie à une séquence cis-régulatrice avant que le co-régulateur ne s’associe ; les régulateurs et les co-régulateurs ne peuvent souvent pas former de complexes stables à moins que le régulateur ne soit lié à l’ADN. Dans certains cas, les molécules d’ARN servent également d’échafaudages pour maintenir ensemble toutes les protéines d’un complexe.
Certains de ces corégulateurs sont des enzymes qui peuvent réguler l’expression des gènes, comme les histones acétyltransférases et les désacétylases.
Les acétyltransférases sont des co-activateurs qui transfèrent un groupe acétyle à l’histone, ce qui entraîne le relâchement de l’ADN et favorise la transcription. Les désacétylases sont des co-répresseurs qui éliminent les groupes acétyles, ce qui entraîne l’empaquetage serré de l’ADN autour des histones et empêche la transcription.
Par exemple, le co-régulateur SMRT s’associe au récepteur de l’hormone thyroïdienne au niveau de l’élément de réponse hormonale positive et agit comme un co-répresseur pour inhiber la transcription basale. Lorsqu’une hormone se lie au récepteur, le SMRT se dissocie et un co-activateur se lie pour activer la transcription.
Cependant, lorsqu’il est lié au même récepteur sur un élément de réponse hormonale négatif, le SMRT active la transcription en l’absence de l’hormone. Agissant ainsi comme un co-activateur.
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