Fiche de révision : Transcription et maturation de l’ARN

📋 Plan du Cours

1. Notions génétiques fondamentales
2. Organisation de la transcription
3. Étapes et régulation transcriptionnelles
4. Remodelage de la chromatine
5. Maturation du pré-ARNm
6. Diversité et contrôle des transcrits

📖 1. Notions génétiques fondamentales

🔑 Notions clés & Définitions

• Génome : Ensemble du matériel génétique d’un individu porté par l’ADN, comprenant un génome nucléaire et un génome mitochondrial.
• Gène : Séquence nucléotidique contenue dans un fragment d’ADN et contenant l’information minimale pour produire un ARN.

📝 Points essentiels

📌 Le locus génomique est l’emplacement physique précis et invariable d’un gène sur un chromosome, tandis que les allèles sont les différentes versions d’un même gène.

📌 Un individu homozygote possède deux allèles identiques d’un même gène, tandis qu’un individu hétérozygote possède deux allèles différents.

💡 Astuce mémo

Homozygote = mêmes allèles ; hétérozygote = allèles différents

📖 2. Organisation de la transcription

★ À maîtriser

• L’ARN polymérase ADN dépendante synthétise l’ARN dans le sens 5’ vers 3’ en lisant le brin d’ADN matrice, aussi appelé brin lu, antisens ou brin moins.

📌 Le promoteur proximal se situe juste en amont du site de transcription et mesure environ 100 nucléotides, tandis que le promoteur distal peut se trouver à plusieurs milliers de bases du site d’initiation ou en aval du gène.

📌 Après le site +1, la région transcrite comporte une succession d’exons et d’introns, et la région située entre le codon ATG et le codon stop est traduite.

• L’ARN polymérase I produit les pré-ARN ribosomiques 5,8S, 18S et 28S dans le nucléole, l’ARN polymérase II produit les pré-ARNm et plusieurs ARN nucléaires dans le noyau, et l’ARN polymérase III produit notamment les ARNt et l’ARN ribosomique 5S.

Compléments

• La TATA box se situe environ 30 à 35 nucléotides avant le site d’initiation et participe au positionnement du complexe de transcription, tandis que le motif DPE peut prendre le relais lorsque la TATA box est absente.

💡 Astuce mémo

ADN matrice → ARN 5’→3’ → pré-ARNm

📖 3. Étapes et régulation transcriptionnelles

★ À maîtriser

• L’initiation commence par la fixation de TBP, sous-unité de TFIID, sur la TATA box, suivie de la fixation de TFIIB sur BRE, du recrutement de l’ARN polymérase II associée à TFIIF, puis de la fixation de TFIIE et du recrutement de TFIIH, formant le complexe PIC.

• TFIIH possède une activité hélicase qui ouvre les brins d’ADN grâce à l’hydrolyse de l’ATP et une activité kinase qui phosphoryle le domaine C-terminal de l’ARN polymérase pour permettre le début de la transcription.

• Pendant l’élongation, un nucléotide triphosphate entre dans le site actif contenant deux ions Mg2+, s’incorpore à l’ARN par une liaison phosphodiester, puis l’ARN sort tandis qu’un hybride ADN-ARN d’environ 9 nucléotides se forme.

📌 Les facteurs généraux assurent une transcription minimale et basale, tandis que les facteurs spécifiques peuvent augmenter ou diminuer le taux de transcription comme activateurs ou inhibiteurs.

Compléments

• Les facteurs d’élongation empêchent la dissociation de l’ARN polymérase et possèdent une activité topoisomérase qui relâche les contraintes dues au surenroulement de l’ADN.

💡 Astuce mémo

Initiation → élongation → régulation

📖 4. Remodelage de la chromatine

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatine : Constituée d’ADN associé à des histones et devant être décondensée pour permettre l’accès des facteurs de transcription à l’ADN.
• Épigénétique : Transmission réversible et adaptative de profils d’expression génique au cours du développement et de la division cellulaire, sans modification de la séquence nucléotidique des gènes.

★ À maîtriser

• Le complexe de remodelage peut: remodeler les nucléosomes, recruter des chaperonnes histones pour éliminer les nucléosomes, recruter des chaperonnes histones modifiant les nucléosomes

📌 L’acétylation et la phosphorylation des histones favorisent la décondensation et l’activation transcriptionnelle, tandis que la désacétylation et la méthylation des cytosines favorisent la condensation et l’inhibition transcriptionnelle.

Compléments

📌 Les séquences isolatrices ou barrières recrutent des protéines qui empêchent l’extension de l’hétérochromatine vers des régions dont l’expression doit être maintenue.

💡 Astuce mémo

Décondensation de la chromatine → accès des facteurs à l’ADN

📖 5. Maturation du pré-ARNm

★ À maîtriser

• La maturation du pré-ARNm comprend:

  • la pose d’une coiffe à l’extrémité 5’
  • la polyadénylation à l’extrémité 3’
  • l’épissage avec élimination des introns
  • l’édition génétique

• La coiffe 5’ protège l’extrémité de l’ARN contre les phosphatases et les exonucléases et participe à la traduction en protéine.

• La queue polyA est constituée de plusieurs centaines de nucléotides à base adénine ajoutés à l’extrémité 3’ après clivage du pré-ARNm, et elle stabilise l’ARNm et participe à l’initiation de la traduction.

📌 La queue polyA est caractéristique des ARNm, sauf des ARNm codant pour des histones, et elle est ajoutée par un complexe enzymatique plutôt que codée par l’ADN.

• L’épissage élimine les introns non codants grâce au spliceosome, complexe nucléoprotéique consommant de l’ATP et composé de 200 protéines et de 5 petits ARN nucléaires régulateurs.

• Les introns possèdent un site donneur en 5’ suivi de purines, un site accepteur en 3’ suivi de pyrimidines et un site de branchement contenant une adénine.

📌 L’édition génétique modifie la séquence nucléotidique grâce à des désaminases, notamment par désamination de l’adénosine en inosine ou de la cytosine en uracile.

Compléments

• 🔄 La pose de la coiffe suit ces étapes:

  1. Retrait du premier phosphate de l’extrémité 5’
  2. Ajout d’un groupement méthyle en position 7 d’un GMP
  3. Insertion inverse du GMP

• Lors de l’épissage, le 2’OH de l’adénine du site de branchement attaque le site donneur, une boucle se forme, puis le dernier nucléotide de l’exon attaque le premier nucléotide avec son 3’OH et l’intron est libéré en lasso.

💡 Astuce mémo

Coiffe 5’ → épissage → polyadénylation 3’

📖 6. Diversité et contrôle des transcrits

★ À maîtriser

• La diversité des transcrits repose sur:
  • les promoteurs alternatifs
  • l’épissage alternatif
  • la polyadénylation alternative

📌 Les promoteurs alternatifs utilisent plusieurs régions d’initiation de la transcription et produisent des ARN différents à partir d’un même gène.

📌 La polyadénylation alternative utilise plusieurs signaux de polyadénylation, parfois situés dans les introns, et peut produire un dernier exon différent ainsi que des protéines différentes.

• Le contrôle qualité mobilise: le complexe CBP pour reconnaître la coiffe, les protéines PABP pour reconnaître la queue polyA, le complexe EJC pour reconnaître les jonctions exons-exons

Compléments

• L’édition d’un ARNm peut modifier des acides aminés ou provoquer un codon stop prématuré, tandis que l’édition d’un ARN non codant peut modifier sa stabilité ou son épissage.

• L’épissage alternatif peut être lié à:

  • des facteurs de contrôle
  • des modifications des histones
  • la vitesse de transcription
  • des mutations

• Après le contrôle qualité, un récepteur d’export nucléaire se fixe dans la région 3’ non traduite de l’ARNm et permet son transport du noyau vers le cytoplasme, puis il est libéré pendant la traduction et renvoyé dans le noyau.

💡 Astuce mémo

5’ différent = promoteur alternatif ; 3’ différent = polyadénylation alternative

📊 Tableaux de synthèse

ARN polymérases et transcrits