Étapes et mécanisme général
La transcription se déroule à l'intérieur d'une région d'ADN localement déroulée. L'enzyme ARN polymérase déroule elle-même la hélice en amont et la réenroule en aval. La lecture de l'information s'effectue toujours à partir de la partie structurale du gène, le brin codant servant de matrice.
L'ensemble du processus se divise en trois étapes fondamentales :
- Initiation — assemblage du complexe enzymatique et des facteurs protéiques sur les régions régulatrices de l'ADN. C'est ici que s'exerce le contrôle principal de la synthèse, déterminant la spécificité tissulaire et les processus de différenciation.
- Élongation — allongement direct de la chaîne polynucléotidique de la molécule d'ARN en cours de formation.
- Terminaison — atteinte de la zone de terminaison par l'enzyme, arrêt de la synthèse et détachement du complexe de la matrice d'ADN.
Particularités de la transcription chez les bactéries (procaryotes)
Les bactéries se contentent d'une seule variété d'ARN polymérase (composée de cinq sous-unités), qui synthétise tous les types d'ARN : messagers (ARNm), de transfert (ARNt) et ribosomiques (ARNr).
Le facteur sigma joue un rôle clé dans le déclenchement de la synthèse. Il aide l'enzyme à reconnaître le promoteur, qui est la région de départ du gène. Le promoteur des procaryotes possède deux séquences conservées :
- À la position -35 pb (paires de nucléotides à partir du départ) — le site de liaison du facteur sigma (séquence TTGACA).
- À la position -10 pb — la boîte de Pribnow (TATAAT). L'ARN polymérase s'y lie, et c'est là que commence le déroulement des brins. Cette zone est riche en paires A=T, reliées par seulement deux liaisons hydrogène, ce qui facilite grandement la séparation de l'ADN.
Dès que la synthèse est lancée, le facteur sigma se détache. La principale caractéristique des procaryotes est que les processus ne sont pas séparés. La traduction (synthèse des protéines) commence à l'extrémité 5' du nouvel ARN avant même que la transcription ne soit complètement achevée.
Transcription chez les eucaryotes
Chez les eucaryotes, la transcription se déroule exclusivement dans le noyau cellulaire. L'unité de lecture est le transcriton, composé d'une région régulatrice (non transcrite) et d'une région codante.
Le fonctionnement nécessite des protéines spéciales — les facteurs de transcription, et l'appareil enzymatique est représenté par trois grandes polymérases nucléaires (composées de 8 à 12 sous-unités et d'une masse supérieure à celle des bactéries) :
- ARN polymérase I — synthétise les ARN ribosomiques (ARNr).
- ARN polymérase II — produit les ARN messagers (ARNm) et les petits ARN nucléaires (ARNsn).
- ARN polymérase III — est responsable des ARN de transfert (ARNt), de l'ARN 5S et de certains types d'ARNsn.
(Des polymérases distinctes existent également dans les mitochondries et les chloroplastes).
Les promoteurs eucaryotes comprennent la boîte TATA (boîte de Hogness, position -25), qui joue un rôle auxiliaire, et la boîte CCAAT (région -75), essentielle à l'initiation.
De plus, l'activité de l'ARN polymérase II est contrôlée par des éléments de contrôle à distance : les enhancers (activateurs) et les silencers (silencieurs). Ils servent de sites d'ancrage pour les protéines régulatrices et sont capables d'influencer un gène à très grande distance. Contrairement aux bactéries, le transcrits primaire eucaryote est instable et subit obligatoirement une modification (maturation ou processing) avant de regagner le cytoplasme.
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Quelles sont les étapes de la maturation du transcrit primaire chez les eucaryotes ?
La maturation du transcrit primaire (pré-ARNm) chez les eucaryotes comprend trois étapes principales :
- Coiffage (capping) — addition d'une 7-méthylguanosine à l'extrémité 5' du transcrit ; assure la protection et participe à l'initiation de la traduction.
- Polyadénylation — addition d'une queue poly-A à l'extrémité 3' ; assure la stabilité de la molécule.
- Épissage (splicing) — excision des introns et jonction des exons ; fait intervenir les spliceosomes.
Pour mémoriser quels ARN sont synthétisés par les trois polymérases eucaryotes (I, II, III), utilisez l'abréviation R-I-T (RITm) : I — Ribosomiques (ARNr), II — Informateurs / messagers (ARNm), III — de Transfert (ARNt).
Questions des cours et des examens
Quelles sont les différences entre la transcription chez les procaryotes et chez les eucaryotes ?
Chez les procaryotes, une seule ARN polymérase fonctionne, et la transcription ainsi que la synthèse des protéines se déroulent simultanément. Chez les eucaryotes, il existe trois types de polymérases nucléaires, et les processus sont séparés : la transcription a lieu dans le noyau et la traduction dans le cytoplasme.
Quel est le rôle du facteur sigma ?
Il s'agit d'une partie de l'ARN polymérase procaryote, nécessaire à la reconnaissance du promoteur (dans la région de -35 pb). Après le début de la synthèse de la molécule d'ARN, il se détache du complexe enzymatique.
À quoi servent les enhancers et les silencers ?
Ce sont des éléments de contrôle à distance chez les eucaryotes. En se liant à des protéines régulatrices, les enhancers renforcent la transcription, tandis que les silencers la suppriment, même s'ils se trouvent à des milliers de paires de nucléotides du promoteur.
Pourquoi l'ADN se déroule-t-il précisément au niveau de la boîte de Pribnow ?
Cette région (-10 pb) est riche en paires adénine-thymine (A=T). Celles-ci ne sont reliées que par deux liaisons hydrogène (contrairement aux trois liaisons des paires G≡C), ce qui rend la séparation des brins beaucoup plus facile ici.
À étudier également sur le sujet
- Structure détaillée du transcriton eucaryote
- Maturation du transcrit primaire et biosynthèse des ARNm
- Fonctions et classification des facteurs de transcription
- Mécanismes de régulation génique spécifique aux tissus
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