Fiche de révision : Transcription des ARN

📋 Plan du Cours

1. Expression des gènes
2. ARN polymérases eucaryotes
3. Polarités et promoteur
4. Initiation de la transcription
5. Régulation de l’initiation
6. Élongation et terminaison
7. Transcriptions spécialisées

📖 1. Expression des gènes

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN : Molécule porteuse d’une information transmissible qui est archivée, stockée, maintenue et réparée dans les cellules.
• Gène : Unité fonctionnelle de l’information génétique globale.
• Génotype : Constitution génétique d’un individu, définie par l’assortiment de ses allèles dans son génome.
• Phénotype : Manifestation apparente de la constitution du génome sous la forme d’un trait morphologique, d’un syndrome clinique ou d’une variation qualitative ou quantitative du produit final d’expression d’un gène.

📝 Points essentiels

• 🔄 L’expression d’un gène codant une protéine comprend: la transcription en ARN prémessager, la maturation en ARNm, la traduction en protéine, la maturation post-traductionnelle en protéine mature et fonctionnelle

💡 Astuce mémo

Information génétique → ARN → protéine → phénotype

📖 2. ARN polymérases eucaryotes

★ À maîtriser

• L’ARN polymérase I est localisée dans le nucléole et transcrit les gènes de classe I qui synthétisent les préARN ribosomiques.

• L’ARN polymérase II est nucléoplasmique et transcrit les gènes de classe II pour former les ARN prémessagers, les petits ARN nucléaires et les prémicroARN précurseurs des microARN.

• L’α-amanitine, toxine de l’amanite phalloïde, inhibe spécifiquement l’ARN polymérase II et bloque ainsi l’expression des gènes de classe II.

• L’ARN polymérase III est nucléoplasmique et transcrit les gènes de classe III pour former les précurseurs des ARNt et de l’ARNr 5S.

Compléments

• L’ARN polymérase II possède 12 sous-unités protéiques et de nombreuses protéines accessoires.

📌 Les ARN polymérases n’ont pas d’activité exonucléase 3’ à 5’.

💡 Astuce mémo

I au nucléole, II dans le nucléoplasme, III pour les ARNt et 5S

📖 3. Polarités et promoteur

🔑 Notions clés & Définitions

• Brin sens : Brin d’ADN possédant la même séquence nucléotidique que l’ARN prémessager, à la différence près que l’ADN contient T et l’ARN contient U.
• Brin antisens : Brin d’ADN complémentaire de l’ARN prémessager et servant de matrice à sa synthèse.
• Promoteur : Région d’ADN située en amont, du côté 5’, contenant le site de fixation de l’ARN polymérase et celui de protéines régulatrices de la transcription.

★ À maîtriser

📌 L’ARN polymérase se déplace de 3’ à 5’ sur le brin antisens matrice, tandis que la chaîne d’ARN est synthétisée de 5’ à 3’.

Compléments

• Chez les eucaryotes, le promoteur s’étend sur environ 100 nucléotides en amont du +1 de transcription et ses positions sont numérotées négativement depuis -1 vers l’extrémité 5’.

💡 Astuce mémo

Brin sens = même séquence que l’ARN ; brin antisens = matrice complémentaire

📖 4. Initiation de la transcription

🔑 Notions clés & Définitions

• Séquence consensus : Courte séquence d’ADN ou d’ARN impliquée dans un mécanisme de signalisation, d’épissage ou de régulation de la transcription, définie par les bases les plus fréquentes à chaque position.

★ À maîtriser

• La transcription des gènes de classe II se déroule en trois étapes:

  • initiation
  • élongation
  • terminaison

• 🔄 Lors de l’initiation, l’ARN polymérase: reconnaît et fixe le promoteur, ouvre la double hélice d’ADN, synthétise les 10 premiers nucléotides d’ARN sans amorce

• La TATA box est une séquence bicaténaire consensus de 7 paires de bases, 5’-TATAAAA-3’, localisée vers -25 à -30 et présente dans environ 70 % des gènes codant les protéines.

Compléments

• Les gènes domestiques, exprimés en permanence dans toutes les cellules, ne possèdent pas de TATA box.

💡 Astuce mémo

DABEFH : TFIID, TFIIA, TFIIB, TFIIF, TFIIE, TFIIH

📖 5. Régulation de l’initiation

★ À maîtriser

• 🔄 Le complexe d’initiation se met en place dans l’ordre:

  1. TFIID
  2. TFIIA
  3. TFIIB
  4. TFIIF
  5. TFIIE
  6. TFIIH

• TFIID reconnaît la TATA box grâce à la protéine TBP, dont la forme ressemble à une selle.

• TFIIH possède une activité hélicase ARN-ADN et une sous-unité CAK, qui est une kinase activée lors de la progression du cycle cellulaire.

Compléments

• TFIIE sépare les deux brins d’ADN grâce à l’ATP, recrute TFIIH et active son activité kinase.

• La boîte CAAT, située vers -90, lie le facteur de transcription CTF, tandis que la boîte CG riche 5’-GGGCGG-3’, située vers -50, lie le facteur SP1.

💡 Astuce mémo

CTD non phosphorylé à l’initiation, phosphorylé pour l’élongation

📖 6. Élongation et terminaison

★ À maîtriser

• Lors de l’élongation, le 3’OH de l’ARN en cours d’élongation attaque le phosphate α du 5’P du nucléotide entrant, ce qui libère un pyrophosphate dont l’hydrolyse fournit l’énergie nécessaire à la liaison phosphodiester.

• Après la synthèse des 10 premiers nucléotides, l’ARN polymérase progresse vers l’extrémité 3’ du gène en déroulant progressivement la double hélice d’ADN.

📌 La terminaison de la transcription eucaryote n’est pas clairement identifiée, ne s’effectue pas nécessairement en un point précis et implique des mécanismes multiples.

Compléments

• Pendant l’élongation, l’hybride ADN-ARN mesure 8 à 9 paires de bases et le reste de l’ARN néoformé sort du complexe sous forme d’un simple brin.

💡 Astuce mémo

Attaque du 3’OH → libération du PPi → liaison phosphodiester

📖 7. Transcriptions spécialisées

📝 Points essentiels

• Les gènes d’ARN ribosomiques sont nombreux, environ 800, regroupés en clusters pouvant dépasser 200 copies, et chaque gène mesure environ 13 kb avec des espaceurs d’environ 30 kb.

• Les gènes d’ARN ribosomiques sont regroupés dans les nucléoles et possèdent des promoteurs reconnus par l’ARN polymérase I, sans TATA box.

• Le transcrit primaire des gènes d’ARN ribosomiques est un précurseur 45S mesurant 13,7 kb chez l’homme, dont la synthèse dure environ 3 minutes.

• Plusieurs ARN polymérases transcrivent simultanément chaque gène ribosomique et une nouvelle polymérase se fixe dès que le promoteur est libéré, produisant un aspect en arbre de Noël en microscopie électronique.

• Les promoteurs des gènes de classe III codant les ARNt et l’ARNr 5S sont situés dans la partie transcrite de ces gènes.

💡 Astuce mémo

Les gènes ribosomiques forment un arbre de Noël dans le nucléole

📊 Tableaux de synthèse

ARN polymérases eucaryotes