Chapitre 16 : la transcription et son contrôle

Quelles sont les différences structurelles entre l’ADN et l’ARNm ?

Pentose remplacée par ribose, simple brin, uracile à la place de la thymine

Parmi les RNA polymérase I, II et III, laquelle code pour l’ARNm ?

La polymérase II, les deux autres servant à la synthèse d’ARNt et du ARNr

Décrire le mécanisme de transcription de l’ADN en ARNm

1) Ouverture de la double hélice d’ADN à un site de synthèse de l’ARNm

2) α-phosphoryle transféré d’1 NTP sur extrémité 3’ du nucléotide précédant (libérant 1 PPi et de l’énergie).

3) Fermeture de la double hélice dès que la synthèse d’ARNm est terminée

La demi-vie de l’ARNm, au sein d’une cellule du foie, est d’environ 2min. V ou F ?

Faux, la demi-vie de l’ARNm des cellules eucaryotes oscille entre 20min et plusieurs heures. Par contre, elle est bien de 2min chez les procaryotes.

Décrire la structure générale d’une molécule d’ARNm

Extrémité 5’ : séquence non-traduite (5’UTR), signaux codés nécessaires à l’initiation de la traduction

Centre : séquence codante

Extrémité 3’ : 3’UTR, séquence non-traduite, signaux pour la terminaison de la traduction

Que sont les séquences d’amont et les séquences d’aval ?

Séquence d’amont (upstream) : promoteur, région gouvernant la transcription du gène

Séquence d’aval (downstream) : terminateur, région nécessaire pour la terminaison de la transcription.

Où dois-je chercher pour trouver un nucléotide 0 lors de la transcription ?

Nulle part, il n’existe pas : on passe directement du nucléotide -1 (celui directement en amont du 1er transcrit) au +1 (le 1er transcrit)

Comment détermine-t-on la polarité d’un gène ?

On regarde la direction dans laquelle l’ARN est transcrit àpd promoteur.

Qu’est-ce qu’une boîte ?

Court segment de séquence se trouvant dans les régions promotrices, très similaires aux promoteurs. Par exemple : la boîte de Pribnow (centré sur nucléotide -10)

Décrire le mécanisme d’initiation de la transcription

1) Liaison du RNA polymérase au facteur σ (protéine alignant la RNA polymérase dans sa position/orientation correcte avec l’ADN)

2) RNA polymérase attaché à 1 nucléotide exact de la séquence promotrice

Décrire le mécanisme de la séparation des brins d’ADN

1) Libération polymérase par détachement du facteur σ

2) Avancement de la polymérase (40 nucl./s), déroulement double hélice

3) Reprise de la conformation en hélice de l’ADN en amont

Qu’est-ce qu’une boucle ?

Dit aussi stem loop structure, séquences d’ARNm à l’extrémité des transcrits de gènes procaryotes.

Qu’est-ce que le facteur Rho ?

Protéine s’attachant à l’ARNm, suivant la polymérase pour favoriser le détachement de l’ARNm. Son action est optimisée à l’approche du site de terminaison car la double hélice est de plus en plus difficile à dérouler (donc la polymérase ralentit)

Qu’est-ce qu’un gène constitutivement exprimé ?

Gène codant pour une protéine/enzyme constamment nécessaire et dont la quantité varie peu. La vitesse d’expression des gènes (v de production de l’ARNm) n’est jamais modulée.

Qu’est-ce qu’un promoteur fort ? Qu’est-ce qui influence ce paramètre ?

Promoteur fort = initie fréquemment la transcription, forme beaucoup de transcrits de gène (>< promoteur faible).

La séquence des bases au niveau des 2 boîtes et la nature des bases -1 à -10.

La transcription est notamment contrôlée par le facteur σ. Dans quelles conditions peut-il permuter ?

Conditions environnementales non-favorables (facteur σ produit pour favoriser les gènes conduisant à la sporulation)

Restriction azotée

Choc thermique (facteur σ favorisant la transcription de gènes codant les homologues de HSP [heat-shock protein])

Qu’est-ce qu’un opéron ?

Groupe de gènes dépendant d’un seul promoteur. Par exemple, en cas de manque de glucose mais d’abondance du lactose, un opéron peut provoquer l’activation des gènes codant pour la β-galactosidase, la β-galactoside perméase et la Galactoside transacétylase

Qu’est-ce qu’un répresseur lac ?

Protéine allostérique fixée sur la région opératrice, empêchant la liaison de l’ARN polymérase

L’amanite phalloïde est considérée comme le champignon le plus mortel du monde (30gr suffisant pour tuer un homme). Mais qu’est-ce qui rend ce champignon si toxique ?

L’α-amanitine, poison mortel pour l’ARN polymérase II, enzyme contenant plusieurs sous-unités et transcrivant l’ADN en ARNm chez les eucaryotes. Concrètement, l’ingestion d’amanite phalloïde peut ainsi provoquer l’arrêt de la transcription de l’ADN.

Décrire le mécanisme d’ajout d’une coiffe (capping) au niveau du transcrit primaire.

1) Hydrolyse du phosphate terminal.

2) Ajout résidu GMP → former lien 5’-3’ triphosphate

3) Méthylation guanine (position N₇) et du 2ème nucléotide en position 2’-OH

Suivra l’ajout d’une queue (+ polyA sur extrémité 3’)

Quelles sont les séquences consensus pour l’épissage ?

UG : séquence de début

AG : séquence de fin

l’épissage proprement dit ayant lieu sur le site de branchement

Quels sont les différents composants d’un spliceosome (= épisosome ou complexe d’épissage) ?

Facteurs de splicing, petites RNA nucléaires (snRNA) avec snRNPs qui s’y associent : U1 et U2 liée au site d’épissage favorisant la formation de la boucle, trimère U4-U5-U6 s’associant au spliceosome, U6 catalyse la transphosphorestérification

Décrire le mécanisme d’épissage de trans-estérification

1) PO₄ (position 5’) de guanine attaqué par OH (position 2’) d’adénine située 7 bases en aval du site de branchement (formation boucle)

2) Cassure des chaînes (extrémité 3’ de l’exon 1) → 3’ libre

3) L’extrémité 3’ libre de l’exon 1 réagit avec l’extrémité 5’ libre de l’exon 2

Décrire le mécanisme d’auto-épissage (rencontré pour l’ARN ribosomial d’un protozoaire)

1) Lien phosphodiester attaqué par guanosine (OH en 3’) → exon gauche libre (extrémité 3’ = OH)

2) 2nd lien phosphodiester attaqué par l’exon, l’intron adoptant une forme tridimensionnelle pour faciliter l’épissage.

Qu’est-ce que la ribonucléase P ?

Enzyme capable d’hydrolyser certains tRNA précurseur pour activation grâce à l’association avec du RNA. Quand de l’ARN lui est associée, elle prend le nom de ribozyme

Il est admis, à l’heure actuelle, que chaque protéine possède un gène qui lui est spécifique (càd ne codant pour aucune autre protéine). V ou F ?

Faux, le mécanisme d’épissage alternatif permet de sélectionner certains exons qui feront alors partie de l’ARNm mature. Il existe ainsi des isoformes protéiques, des protéines issues du même ARN primitif mais dont l’épissage alternatif a repris différents exons.

Qu’est-ce qu’un chromosome puff (soufflure de chromosome) ?

Région associée à des phénomènes de transcription

Que sont les facteurs de transcription (activateurs géniques) ?

Protéines recrutant la polymérase en se combinant (5% des protéines)

Quels sont les promoteurs des gènes de type II ? (= ceux codant pour des ARNm ou des ARN nucléaires)

1) Éléments de contrôle d’amont : boîte CAAT et boîte GC (entre -50 et -200)

2) Boîte TATA : centré sur -25, séquence proche de celle de la boîte de Pribnow

3) Initiateur (Inr) : courte séquence (site de départ de la transcription)

4) Élément d’aval du promoteur (DPE) : courte séquence (+25)

Qu’est-ce qu’un enhancer (exhausteur) ?

Regroupement d’éléments (distance jusqu’à pls milliers de bases, amont ou aval) pouvant moduler positivement l’expression du gène (stimulation jusqu’à 200x).

Enhanceosome : facteurs de transcription liés à l’enhancer et courbant l’ADN pour se lier au promoteur

Qu’est-ce qu’un insulator ?

Îlot de gènes individualisés proches à un endroit d’un chromosome et sensibles au même enhancer

Quels sont les 2 types de facteurs de transcription ?

Facteur de transcription généraux (membres des complexes de pré-initiation), présents dans tout type cellulaire et essentiels pour tous les gènes de types II (se liant aux boîtes CAAT ou GC).

Facteur de transcription spécifique (activateur) : se liant spécifiquement à des éléments du promoteur ou enhancer dans certaines cellules/à un moment précis de la vie de la cellule

Quels sont les mécanismes de régulation des facteurs de transcription ?

Changement de conformation du facteur (reconnaissant ou non la séquence d’ADN cible)

Phosphorylation (responsable de la localisation nucléaire/cytoplasmique du facteur)

Modulation du niveau de phosphorylation (changement de signal reçu)

Les domaines des facteurs de transcription spécifiques ont 2 domaines. V ou F ?

Vrai, le DNA-binding domain (liaison séquence ADN cible) et le domaine d’activation (liaison d’un PO₄, hormone stéroïde,…)

Qu’est-ce qu’un remodelage chromatinien ?

Étape de la transcription : séquence promotrice devient disponible par réarrangement des nucléosomes (dû à désagrégation/déplacement)

Qu’est-ce qu’un coactivateur ?

Complexe protéique pouvant interagir avec le domaine d’activation des facteurs de transcription

L’histone acyltransférase en est une.

Comment se déroule l’initiation sur un promoteur ouvert ?

Assemblage de la machinerie basale d’initiation sur le promoteur. L’une des machineries remarquables est la TFIID, composée de la TBT et du TAF

Comment agissent les répresseurs de la transcription ?

Prise de la place d’un activateur

Formation de nucléosome, rendant le promoteur indisponible (par liaison sur des coactivateurs ayant une activité histone déacétylase)

Qu’est-ce qu’un médiateur et comment fonctionne-t-il ?

Complexe protéique (30aine de membres) nécessaire à la transcription

Établit un lien physique entre toutes les protéines appartenant au complexe d’initiation, sans contact avec l’ADN.

Quel est le rôle de la méthylation des bases nucléotidiques ?

On l’ignore. Cependant, un gène méthylé ne sera pas exprimé.

La méthyltransférase de novo et la méthyltransférase de maintenance sont 2 types d’enzymes transférant un méthyle du S-adénosylméthionine. V ou F ?

Vrai

Lamarck, dans sa théorie de l’évolution, suggérait que les caractères acquis étaient transmis des parents à la descendance. Si l’évolution ne peut pas s’expliquer de la sorte, avait-il pour autant entièrement tort ?

Pas complètement, car les mécanismes épigénétiques (ensemble des mécanismes d’info génétique transmissibles d’une génération à l’autre sans modification des séquences des nucléotides) s’approchent de son idée. Toutefois, on est bien d’accord que jamais un mécanisme épigénétique ne pourrait modifier une espèce au point que Lamarck le pensait…

Qu’est-ce que le rRNA et le tRNa ?

rRNA : ARN ribosomique (clusters localisés sur 5 chromosomes)

tRNA : ARN de transfert

Décrire le mécanisme de transcription du rRNA

1) Transcription sous forme primaire

2) Maturation dans le nucléole (small nucleolar RNA = snoRNA)