La Transcription
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Biologie et C.Q.A de Biskra :: C.Q.A :: 4éme année Contrôle de Qualité & Analyse :: BMGG(Biologie Moléculaire et Génie Génétique).
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La Transcription
par soma18h Dim 14 Fév - 21:50
La Transcription :
I-Définition : Synthèse enzymatique ARN sur un ADN matrice, celle-ci constitue la première phases de processus de l’expression du gène.
La transcription est catalysée par une ARN polymérase qui a besoin d’un ADN matrice ainsi que de ribonucléotides (NTP sachant que N= A ou G ou C ou U) et du Mg2+.
La synthèse de l’ARN se déroule toujours dans une direction fixe 5’-3’ de la molécule d’ARN.
Habituellement, un seul des deux brins d’ADN est transcrit, le brin d’ADN matrice est appelé anti-sens et l’autre brin complémentaire est le brin sens car la séquence d’ARN est une copie direct du brin sens avec les U à la place des T.
II- Mécanisme général de la transcription : Elle se déroule en 3 étapes :
1- Initiation : Implique la fixation d’une ARN polymérase à l’ADN double brin (Les ARN polymérase est une enzyme à plusieurs sous-unité).
Elle se fixe à l’ADN double brin au niveau de site appelé promoteur qui est une séquence d’ADN se situant en amont du gène à transcrire du côté 5’ du brin sens.
C’est à leur niveau que se déroule et s’ouvre localement la double hélice d’ADN (Début de formation de la bulle de transcription).
La polymérase lance ensuite la synthèse du brin d’ARN à partir d’un nucléotide spécifique appelé site de départ, celle-ci est définie comme la position +1 de la séquence du gène.
L’ARN polymérase et ses co-facteurs, lorsqu’ils sont rassemblés sur l’ADN matrice forment le complexe de transcription.
2- Élongation : L’ARN polymérase ajoute des ribonucléotides de manière covalente à l’extrémité 3’ de la chaîne croissante de l’ARN et donc synthèse dans le sens 5’-3’.
Ce phénomène se déroule alors que l’enzyme se déplace dans le sens 3’-5’ le long du brin ADN matrice.
Lors de la transcription, il y a toujours de petites séquences d’ADN-ARN hybride (12 nucléotides).
Lorsque l’enzyme se déplace, elle déroule localement l’ADN pour permettre la synthèse de l’ARN.
L’hélice est reformée derrière la polymérase (déplacement de la bulle dans le sens de la synthèse).
L’ARN polymérase d’E.Coli se déplace de 40bases/sec à 37° donc transcription plus lente que la réplication
3- Terminaison : La fin de la synthèse de l’ARN et la dissociation du complexe de la transcription se déroule à une séquence spécifique appelée terminateur, cette région pousse la polymérase a marquer un temps d’arrêt et par conséquent cesser la transcription.
L’hybride ARN-ADN est séparé permettant de nouveau la formation de l’ADN double brin.
ARN polymérase et ARN synthétisé sont libérés de la molécule d’ADN.
L’ensemble promoteur-gène-terminateur constitue une unité de transcription.
Une unité de transcription peut contenir plusieurs gènes.
III- Particularité de la transcription chez les procaryotes :
1 - L’ARN polymérase des procaryotes : Chez les procaryotes, les ARN polymérases les plus étudiées sont celles de l’E.Coli.
De ces études, on a conclu qu’un seul type d’ARN polymérase est à l’origine de la synthèse de tous les ARN. L’ARN polymérase d’E.Coli est constituée de cinq sous-unités :
• Deux sous-unités α qui se lient aux séquences régulatrices, la sous-unité β forme les liaisons phosphodiester de l’ARN.
• La sous-unité β’ se lie à l’ADN matricielle (ADN anti-sens).
• La sous-unité σ reconnaît le promoteur et initie la synthèse.
On nomme holoenzyme la forme complète (les 5 sous-unités) de l’ARN polymérase, cette holoenzyme peut-être séparée en 2 sous-unités, la sous-unité σ appelée facteur σ et le reste de l’enzyme appelé noyau de l’enzyme.
Au début, on a libération de σ et l’enzyme continue.
Le facteur σ est indispensable dans la reconnaissance du promoteur et la fixation de l’ARN polymérase à son niveau, il est donc essentiel à l’initiation pendant la phase d’élongation, le facteur σ est libéré et seul le noyau de l’enzyme entre en jeu.
2- Le promoteur : Le promoteur est constitué de deux séquences communes sur le côté 5’ en amont du site d’initiation.
Ces séquences sont : Le motif TTGACA (position -35), c’est à ce niveau que se fixe le facteur σ. Ainsi que le motif : TATAAT (Position -10). C’est à ce niveau que s’ouvre la double hélice d’ADN = initiation.
3- Élongation : La chaîne d’ARN commence par 3 phosphates associés soit à G ou A.
Le facteur σ est libéré et y a formation de liaisons phosphodiesters entre les nucléotides jusqu’au signal de terminaison au niveau du terminateur
4-Terminaison : Lors de la terminaison, il y a formation à la fin de l’ARN transcris d’une structure dite en épingle à cheveu. Deux types de sites sont décrits selon que l’ARN polymérase a besoin ou non de facteur supplémentaire pour réaliser la terminaison.
Ce sont :
Les terminateurs intrinsèques : Ce sont des sites de terminaison (région poly U), ils ne font intervenir aucun facteur supplémentaire pour assurer la terminaison
Les terminateurs Rhô-dépendant : Ce sont des sites de terminaisons qui ont besoin des facteurs rhô pour assurer la terminaison et la libération du transcrit.
La structure en épingle de cheveu provoque le ralentissement voire l’arrêt de l’ARN polymérase pour permettre l’action des sites de terminaison.
IV- Particularité de la transcription chez les eucaryotes : C’est des mécanismes proches de ceux décrits chez les procaryotes, des différences portés sur la complexité de l’initiation, l’absence d’une terminaison aussi bien définie que chez les procaryotes et la présence de 3 enzymes, chacune réalisant une transcription spécifique.
Les trois types d’ARN polymérases sont :
• ARN polymérase I : Elle est intranucléaire et synthétise les ARNr e grandes tailles qui sont : 18S, 5,8S, 28S = gène de classe I.
• ARN polymérase II : qui transcrit les pré-ARNm = gène de classe II.
• ARN polymérase III : transcrit les ARN polymérase, ARNr 5S ainsi que tous les ARNt = gène de classe III. Ils seraient également résponsable de la transcription des petits ARNsn, so, sno.
Tous ces ARN polymérase sont des protéines contenant de 8 à 14 sous-unités.
Aucune de ces ARN polymérase ne reconnaît directement son promoteur, il lui faut un facteur de transcription et sont très nombreux et très différents.
Les différentes étapes de la transcription sont spécifiques pour chaque type polymérase.
Type de description : Transcription de pré-ARNm
1- Initiation : Le promoteur est une séquence consensus, la plus importante étant la boite TATA (TATA box) située à -25, on peut retrouver deux autres séquences qui sont CAAT box située à -40 et GC box située à -110.
L’action de l’ARN polymérase II nécessite l’action des facteurs de transcription : TFII surtout la TFIID qui est nécessaire pour l’initiation puis viennent les autres facteurs : TFIIA, TFIIB, TFIIF, TFIIE, TFIIH, TFIIJ.
2-Élongation : Ajout des nucléotides : ATP, CTP, UTP, GTP, une chaîne d’ARN se forme et s’allonge dans le sens 5’-3’
3- Terminaison : Le transcrit formé est clivé en endroit précis, une vingtaine de base en aval d’un site (riche en A) : AAUAAA, appelé signal de clivage.
La poly-A polymérase ajoute immédiatement de 100 à 250 A selon l’organisme considéré à l’extrémité 3’.
Remarque :
La maturation des ARN sera détaillée en td. Tous les ARN subissent une maturation sauf l’ARN m des procaryotes, ARNr (5S) des eucaryotes et enfin les petits ARN cytoplasmiques.
I-Définition : Synthèse enzymatique ARN sur un ADN matrice, celle-ci constitue la première phases de processus de l’expression du gène.
La transcription est catalysée par une ARN polymérase qui a besoin d’un ADN matrice ainsi que de ribonucléotides (NTP sachant que N= A ou G ou C ou U) et du Mg2+.
La synthèse de l’ARN se déroule toujours dans une direction fixe 5’-3’ de la molécule d’ARN.
Habituellement, un seul des deux brins d’ADN est transcrit, le brin d’ADN matrice est appelé anti-sens et l’autre brin complémentaire est le brin sens car la séquence d’ARN est une copie direct du brin sens avec les U à la place des T.
II- Mécanisme général de la transcription : Elle se déroule en 3 étapes :
1- Initiation : Implique la fixation d’une ARN polymérase à l’ADN double brin (Les ARN polymérase est une enzyme à plusieurs sous-unité).
Elle se fixe à l’ADN double brin au niveau de site appelé promoteur qui est une séquence d’ADN se situant en amont du gène à transcrire du côté 5’ du brin sens.
C’est à leur niveau que se déroule et s’ouvre localement la double hélice d’ADN (Début de formation de la bulle de transcription).
La polymérase lance ensuite la synthèse du brin d’ARN à partir d’un nucléotide spécifique appelé site de départ, celle-ci est définie comme la position +1 de la séquence du gène.
L’ARN polymérase et ses co-facteurs, lorsqu’ils sont rassemblés sur l’ADN matrice forment le complexe de transcription.
2- Élongation : L’ARN polymérase ajoute des ribonucléotides de manière covalente à l’extrémité 3’ de la chaîne croissante de l’ARN et donc synthèse dans le sens 5’-3’.
Ce phénomène se déroule alors que l’enzyme se déplace dans le sens 3’-5’ le long du brin ADN matrice.
Lors de la transcription, il y a toujours de petites séquences d’ADN-ARN hybride (12 nucléotides).
Lorsque l’enzyme se déplace, elle déroule localement l’ADN pour permettre la synthèse de l’ARN.
L’hélice est reformée derrière la polymérase (déplacement de la bulle dans le sens de la synthèse).
L’ARN polymérase d’E.Coli se déplace de 40bases/sec à 37° donc transcription plus lente que la réplication
3- Terminaison : La fin de la synthèse de l’ARN et la dissociation du complexe de la transcription se déroule à une séquence spécifique appelée terminateur, cette région pousse la polymérase a marquer un temps d’arrêt et par conséquent cesser la transcription.
L’hybride ARN-ADN est séparé permettant de nouveau la formation de l’ADN double brin.
ARN polymérase et ARN synthétisé sont libérés de la molécule d’ADN.
L’ensemble promoteur-gène-terminateur constitue une unité de transcription.
Une unité de transcription peut contenir plusieurs gènes.
III- Particularité de la transcription chez les procaryotes :
1 - L’ARN polymérase des procaryotes : Chez les procaryotes, les ARN polymérases les plus étudiées sont celles de l’E.Coli.
De ces études, on a conclu qu’un seul type d’ARN polymérase est à l’origine de la synthèse de tous les ARN. L’ARN polymérase d’E.Coli est constituée de cinq sous-unités :
• Deux sous-unités α qui se lient aux séquences régulatrices, la sous-unité β forme les liaisons phosphodiester de l’ARN.
• La sous-unité β’ se lie à l’ADN matricielle (ADN anti-sens).
• La sous-unité σ reconnaît le promoteur et initie la synthèse.
On nomme holoenzyme la forme complète (les 5 sous-unités) de l’ARN polymérase, cette holoenzyme peut-être séparée en 2 sous-unités, la sous-unité σ appelée facteur σ et le reste de l’enzyme appelé noyau de l’enzyme.
Au début, on a libération de σ et l’enzyme continue.
Le facteur σ est indispensable dans la reconnaissance du promoteur et la fixation de l’ARN polymérase à son niveau, il est donc essentiel à l’initiation pendant la phase d’élongation, le facteur σ est libéré et seul le noyau de l’enzyme entre en jeu.
2- Le promoteur : Le promoteur est constitué de deux séquences communes sur le côté 5’ en amont du site d’initiation.
Ces séquences sont : Le motif TTGACA (position -35), c’est à ce niveau que se fixe le facteur σ. Ainsi que le motif : TATAAT (Position -10). C’est à ce niveau que s’ouvre la double hélice d’ADN = initiation.
3- Élongation : La chaîne d’ARN commence par 3 phosphates associés soit à G ou A.
Le facteur σ est libéré et y a formation de liaisons phosphodiesters entre les nucléotides jusqu’au signal de terminaison au niveau du terminateur
4-Terminaison : Lors de la terminaison, il y a formation à la fin de l’ARN transcris d’une structure dite en épingle à cheveu. Deux types de sites sont décrits selon que l’ARN polymérase a besoin ou non de facteur supplémentaire pour réaliser la terminaison.
Ce sont :
Les terminateurs intrinsèques : Ce sont des sites de terminaison (région poly U), ils ne font intervenir aucun facteur supplémentaire pour assurer la terminaison
Les terminateurs Rhô-dépendant : Ce sont des sites de terminaisons qui ont besoin des facteurs rhô pour assurer la terminaison et la libération du transcrit.
La structure en épingle de cheveu provoque le ralentissement voire l’arrêt de l’ARN polymérase pour permettre l’action des sites de terminaison.
IV- Particularité de la transcription chez les eucaryotes : C’est des mécanismes proches de ceux décrits chez les procaryotes, des différences portés sur la complexité de l’initiation, l’absence d’une terminaison aussi bien définie que chez les procaryotes et la présence de 3 enzymes, chacune réalisant une transcription spécifique.
Les trois types d’ARN polymérases sont :
• ARN polymérase I : Elle est intranucléaire et synthétise les ARNr e grandes tailles qui sont : 18S, 5,8S, 28S = gène de classe I.
• ARN polymérase II : qui transcrit les pré-ARNm = gène de classe II.
• ARN polymérase III : transcrit les ARN polymérase, ARNr 5S ainsi que tous les ARNt = gène de classe III. Ils seraient également résponsable de la transcription des petits ARNsn, so, sno.
Tous ces ARN polymérase sont des protéines contenant de 8 à 14 sous-unités.
Aucune de ces ARN polymérase ne reconnaît directement son promoteur, il lui faut un facteur de transcription et sont très nombreux et très différents.
Les différentes étapes de la transcription sont spécifiques pour chaque type polymérase.
Type de description : Transcription de pré-ARNm
1- Initiation : Le promoteur est une séquence consensus, la plus importante étant la boite TATA (TATA box) située à -25, on peut retrouver deux autres séquences qui sont CAAT box située à -40 et GC box située à -110.
L’action de l’ARN polymérase II nécessite l’action des facteurs de transcription : TFII surtout la TFIID qui est nécessaire pour l’initiation puis viennent les autres facteurs : TFIIA, TFIIB, TFIIF, TFIIE, TFIIH, TFIIJ.
2-Élongation : Ajout des nucléotides : ATP, CTP, UTP, GTP, une chaîne d’ARN se forme et s’allonge dans le sens 5’-3’
3- Terminaison : Le transcrit formé est clivé en endroit précis, une vingtaine de base en aval d’un site (riche en A) : AAUAAA, appelé signal de clivage.
La poly-A polymérase ajoute immédiatement de 100 à 250 A selon l’organisme considéré à l’extrémité 3’.
Remarque :
La maturation des ARN sera détaillée en td. Tous les ARN subissent une maturation sauf l’ARN m des procaryotes, ARNr (5S) des eucaryotes et enfin les petits ARN cytoplasmiques.
Bon Courage... 
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