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8.9:

Régulation de l'initiation de la transcription

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Molecular Biology
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RNA Polymerase II Accessory Proteins

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Dans les cellules eucaryotes, l’initiation de la transcription est un processus complexe qui nécessite une coordination méticuleuse entre certains éléments de l’ADN et certains composants protéiques. Outre l’ARN polymérase II et les facteurs de transcription, d’autres facteurs régulateurs sont également impliqués dans la régulation de l’expression génique pendant l’initiation de la transcription. Les séquences amplificateurs sont des éléments de contrôle transcriptionnel qui peuvent exercer leurs effets indépendamment de leur distance du promoteur.Ce sont des segments régulateur de l’ADN d’environ 50 à 200 paires de base qui contiennent plusieurs sites liaison pour les protéines de régulation génique connues comme activateurs transcriptionnels. Les activateurs transcriptionnels sont des protéines modulaires composées de deux domaines, un domaine de liaison à l’ADN et un domaine d’activation. Le domaine de liaison de l’ADN ancre la protéine à une séquence amplificateur spécifique, tandis que le domaine d’activation interagit avec les différents éléments de la machine transcriptionnelle pour stimuler la transcription.Cependant, cette interaction entre l’activateur et la machine de transcription nécessite la présence d’un complexe à plusieurs sous-unités appelé médiateur. Le réseau structurellement flexible de protéines dans le médiateur relaie les signaux de l’activateur vers l’ARN polymérase II et les facteurs de transcription, qui entraîne une régulation positive de la transcription d’un gène lié qui serait sinon seulement transcrit à un niveau basal. Contrairement aux activateurs, les répresseurs régulent l’expression des gènes en inhibant la transcription.Les répresseurs actifs contiennent des domaines fonctionnels qui interagissent avec les facteurs de transcription généraux pour interférer avec leur liaison à l’ADN. Un autre type de répresseur se lie près du site d’initiation de la transcription, bloquant ainsi l’interaction de l’ARN polymérase ou des facteurs de transcription généraux avec le promoteur. Le troisième type de répresseur est en concurrence avec les activateurs pour se lier aux amplificateurs.Globalement, les actions combinées de multiples protéines différentes régulatrices transcriptionnelles sont responsables du contrôle de l’expression génique pendant le développement embryonnaire et la différenciation cellulaire.

8.9:

Régulation de l'initiation de la transcription

Les protéines qui régulent la transcription peuvent le faire soit par contact direct avec l’ARN polymérase, soit par des interactions indirectes facilitées par des adaptateurs, des médiateurs, des protéines modifiant les histones et des remodeleurs de nucléosomes. Des interactions directes pour activer la transcription sont observées chez les bactéries ainsi que dans certains gènes eucaryotes. Dans ces cas, les séquences d’activation en amont sont adjacentes aux promoteurs et les protéines activatrices interagissent directement avec la machinerie transcriptionnelle. Par exemple, chez les procaryotes, la protéine activatrice catabolique ou CAP interagit directement avec le domaine C-terminal de la sous-unité alpha de l’ARN polymérase pour réguler l’expression des gènes. Une forte preuve d’interaction directe est la perte de mutations fonctionnelles dans les domaines d’activation des protéines qui conduisent à la suppression de l’activité transcriptionnelle.

Cependant, dans certains gènes eucaryotes, la régulation peut se produire via une activation distale. Par conséquent, les éléments régulateurs peuvent ne pas se trouver à proximité immédiate du promoteur ou peuvent ne pas interagir directement avec la machinerie transcriptionnelle. De telles interactions peuvent être détectées en (a)observant le taux de transcription en présence ou en l’absence de la protéine régulatrice (b) mettant en lumière des mutations dans le site de liaison de la protéine régulatrice qui peuvent perturber l’expression génique (c)  mesurant l’affinité de liaison entre la protéine régulatrice et le promoteur.

En outre, la machinerie de transcription a également besoin de remodeleurs de nucléosomes pour accéder à l’ADN au sein de la chromatine. Par conséquent, ces remodeleurs de nucléosomes sont également impliqués dans la régulation de l’expression des gènes.

Suggested Reading

  1. Lee, David J., Stephen D. Minchin, and Stephen JW Busby. "Activating transcription in bacteria." Annual review of microbiology 66 (2012): 125-152.
  2. Busby, Steve, and Richard H. Ebright. "Transcription activation by catabolite activator protein (CAP)." Journal of molecular biology 293, no. 2 (1999): 199-213.
  3. Triezenberg, Steven J. "Structure and function of transcriptional activation domains." Current opinion in genetics & development 5, no. 2 (1995): 190-196.