Atténuation de la transcription chez les procaryotes

L'atténuation transcriptionnelle est la terminaison précoce de la transcription pour empêcher l'expression des gènes en aval. C'est l'une des stratégies que les bactéries utilisent pour réguler la synthèse des biomolécules selon leurs besoins métaboliques. L'atténuation transcriptionnelle a d'abord été identifiée chez E.coli sur l'opéron trp.

L'opéron contient un promoteur et un opérateur, ainsi que cinq gènes, trp A à E, qui codent pour les enzymes nécessaires à la synthèse du tryptophane. Avant le premier gène, trpE, l'opéron trp a une séquence leader, qui code l'ARNm avec quatre segments distincts, numérotés de 1 à 4. Un antiterminateur de transcription forme un segment 3 qui se replie dans une structure en épingle à cheveux avec le segment 2.

Alternativement, un terminateur de transcription se produit lorsque le segment 3 forme une structure en épingle à cheveux avec le segment 4, permettant au segment 2 de former une épingle à cheveux avec le segment 1. Dans les bactéries, la transcription et la traduction peuvent se produire simultanément. Dès que l'extrémité cinq-prime de l'ARN messager est synthétisée par l'ARN polymérase, un ribosome peut lier et commencer la synthèse des protéines.

Le segment 1 de l'opéron tpr contient deux codons tryptophane. Lorsque le ribosome rencontre ces codons et que des niveaux élevés de tryptophane sont présents, le tryptophanyl-ARNt, qui est un ARNt chargé avec du tryptophane, se lie rapidement aux codons, permettant ainsi au ribosome de continuer à avancer. Lorsque le ribosome atteint le segment 2, ce segment ne sera pas disponible pour se lier au segment 3.

Le segment 3 forme alors une épingle à cheveux de terminaison avec le segment 4. Ce terminateur entraîne le détachement de l'ARN polymérase de l'ADN matrice et l'arrêt de la synthèse du ARNm en croissance. Cela garantit que les gènes nécessaires à la synthèse du tryptophane ne soient pas transcrits quand le tryptophane est facilement disponible.

Toutefois, si les taux de tryptophane sont faibles, il n'y aura pas assez de tryptophanyl-ARNt pour se lier aux codons dans le segment 1. Cela aura pour effet de bloquer le ribosome à ces codons. Le segment 2 formera alors une épingle à cheveux anti-terminateur avec le segment 3, et l'épingle à cheveux de terminaison ne pourra pas se former entre les segments 3 et 4.

L'absence de la terminaison permet à l'ARN polymérase de poursuivre sa transcription de l'opéron trp.