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15.3 : Transcription eucaryote - Biologie


15.3 : Transcription eucaryote

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Attribution:

Le code génétique. OpenStax CNX. 25 février 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]

Transcription procaryote. OpenStax CNX. 25 février 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]

Transcription eucaryote. OpenStax CNX. 10 avril 2013 http://cnx.org/contents/[email protected]

Traitement de l'ARN chez les eucaryotes. OpenStax CNX. 10 avril 2013 http://cnx.org/contents/[email protected]

Ribosomes et synthèse de protéines. OpenStax CNX. 26 juin 2013 http://cnx.org/contents/[email protected]


Le dogme central : l'ADN code l'ARN L'ARN code la protéine

Le flux d'informations génétiques dans les cellules de L'ADN à l'ARNm à la protéine est décrit par le dogme central (Figure 9.14), qui indique que les gènes spécifient les séquences des ARNm, qui à leur tour spécifient les séquences des protéines.

Figure 9.14 Le dogme central stipule que l'ADN code pour l'ARN, qui à son tour code pour la protéine.

La copie de l'ADN en ARNm est relativement simple, un nucléotide étant ajouté au brin d'ARNm pour chaque nucléotide complémentaire lu dans le brin d'ADN. La traduction en protéine est plus complexe car des groupes de trois nucléotides d'ARNm correspondent à un acide aminé de la séquence protéique. Cependant, comme nous le verrons dans le prochain module, la traduction en protéine est toujours systématique, de sorte que les nucléotides 1 à 3 correspondent à l'acide aminé 1, les nucléotides 4 à 6 correspondent à l'acide aminé 2, et ainsi de suite.


Contrôle de l'allongement

Régulation de l'allongement axée sur l'identification de nouveaux acteurs. Heeyoun Bunch (Harvard Medical School, USA) a utilisé un modèle immobilisé avec un gène en pause, humain HSPA1B, pour réduire TRIM28, un facteur ayant des rôles précédemment identifiés dans le remodelage de la chromatine. La suppression du facteur a affecté l'expression de plusieurs gènes en pause et a redistribué la Pol II au corps du gène à l'échelle du génome, indiquant un rôle de stabilisation en pause. S'appuyant sur des travaux antérieurs, Qiang Zhou (UC Berkeley, États-Unis) a découvert que AFF1, une protéine d'échafaudage centrale pour le complexe de super élongation (SEC), favorise l'élongation transcriptionnelle du VIH, au moins en partie, en améliorant l'extraction de P-TEFb à partir du snRNP 7SK par la protéine Tat codée par le virus.

Conformément aux multiples fonctions de la famille AFF (AFF1-4), Ali Shilatifard (Stowers Institute for Medical Research, États-Unis) a décrit des travaux montrant que les complexes contenant du P-TEFb présentaient des niveaux d'activité plus élevés que le P-TEFb seul envers le carboxy Pol II. -domaine terminal, identifiant les SEC comme les versions les plus actives de P-TEFb. En plus de ces facteurs, Monsef Benkirane (Institut Génétique Humaine, France) a pu montrer que le complexe Intégrateur, mieux connu pour traiter les extrémités 3' des ARNsn, régule la Pol II médiée par NELF au niveau des gènes codant pour les protéines. Les analyses ChIP montrent qu'Integrator s'associe au site de démarrage de la transcription (TSS) de ses gènes cibles avec NELF, DSIF et Pol II. Le renversement de la sous-unité catalytique Integrator entraîne une libération de pause et un allongement amélioré par Pol II. Cependant, l'intégrateur semble également être requis pour une terminaison appropriée par Pol II. Ainsi, la libération de la pause et l'allongement sont des points de contrôle régulés par un certain nombre de facteurs.

Soulignant les rôles et mécanismes inattendus des facteurs connus, les travaux de David Price (Université de l'Iowa, États-Unis) et David Levens (National Cancer Institute, États-Unis) ont examiné le rôle du facteur de transcription oncogène Myc. David Levens a démontré que Myc provoquait une amplification globale de la transcription dans les cellules B activées avec seulement un modeste bonus au niveau des gènes contenant son site de liaison E-box apparenté. David Price a affirmé que la distribution génomique de Myc suggérait que la machinerie de transcription, plutôt que des séquences spécifiques, est la force motrice de l'occupation de Myc. Il reste à voir dans quelle mesure la liaison à l'ADN spécifique à une séquence est dispensable pour Myc, et si une telle promiscuité est répandue parmi d'autres familles de facteurs de transcription.


15.3 : Transcription eucaryote - Biologie

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Dans les cellules eucaryotes, les facteurs de transcription sont des protéines qui peuvent se lier à l'ADN et réguler l'expression des gènes. Afin d'initier la transcription, chaque ARN polymérase nécessite plusieurs protéines différentes, appelées facteurs de transcription généraux, pour se lier aux régions promotrices. Par exemple, la première et la plus grande de ces protéines, appelée TFIID, se liera à la région TATA Box trouvée dans la plupart des promoteurs. Avec d'autres protéines, elles recrutent la polymérase dans la région promotrice et forment le complexe de pré-initiation.

Des facteurs de transcription spécifiques, d'autre part, peuvent se lier à des régions régulatrices distales appelées sites amplificateurs éloignés du site de démarrage de la transcription, parfois des milliers de paires de bases en amont ou en aval d'un gène, et induire des taux de transcription plus élevés. Dans un processus appelé bouclage, le brin d'ADN se pliera de manière à permettre aux facteurs de transcription liés aux sites amplificateurs d'établir des interactions protéine-protéine avec les protéines médiatrices et le complexe de pré-initiation.

Les facteurs de transcription spécifiques qui se lient aux sites amplificateurs pour promouvoir la transcription sont appelés activateurs, tandis que ceux qui bloquent ou réduisent la transcription sont appelés répresseurs. La présence de facteurs de transcription spécifiques et d'éléments régulateurs distaux permet une expression génétique différentielle, telle que l'activation ou la désactivation de différents gènes au début du développement pour déterminer si la cellule deviendra une cellule de la peau ou un neurone, ainsi que la transcription coordonnée de gènes fonctionnels apparentés.

Plus de 1 500 facteurs de transcription différents ont été identifiés chez l'homme qui régulent un large éventail de gènes critiques, de la détermination des types cellulaires au début du développement à la réponse cellulaire à différentes conditions environnementales.

14.3 : Facteurs de transcription

Les facteurs de transcription spécifiques aux tissus contribuent à diverses fonctions cellulaires chez les mammifères. Par exemple, le gène de la bêta-globine, un composant majeur de l'hémoglobine, est présent dans toutes les cellules du corps. Cependant, il n'est exprimé que dans les globules rouges car les facteurs de transcription pouvant se lier aux séquences promotrices du gène de la bêta-globine ne sont exprimés que dans ces cellules. Les facteurs de transcription spécifiques aux tissus garantissent également que les mutations de ces facteurs peuvent altérer uniquement la fonction de certains tissus ou parties du corps sans affecter l'organisme entier.

Une couche supplémentaire de complexité est ajoutée par des facteurs de transcription chez les eucaryotes exerçant un contrôle combinatoire. Cela signifie que l'apport fourni par plusieurs facteurs de transcription régule de manière synchrone l'expression d'un seul gène. La combinaison de plusieurs activateurs et répresseurs transcriptionnels permet à un gène d'être régulé de manière différentielle et de s'adapter à une variété de changements environnementaux sans avoir besoin de gènes supplémentaires.

Lee, Tong Ihn et Richard A. Young. &ldquoLa régulation transcriptionnelle et sa mauvaise régulation dans la maladie.&rdquo Cellule 152, n. 6 (14 mars 2013) : 1237&ndash51. [La source]

Inukai, Sachi, Kian Hong Kock et Martha L. Bulyk. &ldquoFacteur de transcription&ndashLiaison ADN : au-delà des motifs de site de liaison.&rdquo Opinion actuelle sur la génétique et le développement des ampères 43 (avril 2017) : 110&ndash19. [La source]


Développement, différenciation et maladie du tractus para-alimentaire

Les modifications des histones G modulent le destin du MPC

L'activation et la répression transcriptionnelles impliquent des changements caractéristiques dans la structure de la chromatine des gènes régulés. Étant donné que les principaux régulateurs du développement se lient souvent à des milliers de gènes (par exemple, les références 76,77), de vastes changements dans la structure de la chromatine peuvent être attendus. Les histones désacétylases (HDAC) sont des acteurs centraux dans le contrôle de la structure de la chromatine grâce à leur activité régulée qui élimine les modifications covalentes de l'acétyle des histones et d'autres protéines chromosomiques, y compris les TF de liaison à l'ADN. Les inhibiteurs chimiques des HDAC, par exemple, peuvent induire une activation génique généralisée. Étonnamment, dans certains contextes de développement, l'inhibition non spécifique de l'activité HDAC peut favoriser une lignée de développement par rapport à une autre. En particulier, le traitement des explants pancréatiques embryonnaires en culture à long terme avec des inhibiteurs de HDAC supprime le développement acinaire. 78 Dans les explants traités avec les inhibiteurs, le nombre de cellules qui expriment le TF proendocrinien Ngn3 augmente plusieurs fois et persiste plusieurs jours plus longtemps que la normale. Cette observation suggère que l'activité HDAC biaise normalement les options de destin cellulaire vers le programme acineux en supprimant la possibilité d'entrer dans l'intermédiaire bipotent vers le destin des îlots ou des canaux (Fig. 3). Une analyse approfondie des marques d'histone et de la méthylation de l'ADN dans les cellules acineuses et non acineuses fournira une feuille de route pour l'épigénome pancréatique.


15.3 : Transcription eucaryote - Biologie

Réplication de l'ADN et transcription

En principe : La réplication de l'ADN est semi-conservateur
H - obligations 'décompresser', les brins se déroulent,
nucléotides complémentaires ajoutés aux brins existants [ iGen3 03-02 ]
Après réplication, chaque double hélice a un "ancien" et un "nouveau" brin
[note alternative conservateur & dispersif modèles : Devoir #4 ] [ iGen3 03-01 ]

L'ADN est ne pas le "Code Génétique" des protéines
informations dans ADN doit d'abord être transcrit dans ARN
ARN messager transcription est complémentaire de base à brin modèle de ADN
& donc colinéaire avec brin de sens de ADN

Les synthèses d'ADN et d'ARN ne se produisent que dans le 5' 3' direction

Synthèse de l'ADN chez les procaryotes :
Les nucléotides sont ajoutés simultanément aux deux brins, mais
L'ADN croît dans le sens 5' 3' SEUL [ iGen3 03-03 ] [iG1 10.10]

Distinguer:
Réplication: duplication d'un ADN double brin ( ADNdb ) molécule
un exact 'copie' de la molécule existante (voir. copie xerox)
Synthèse: création biochimique d'un nouveau ADN simple brin ( ssdNA ) molécule
une base-complémentaire 'copie' d'un volet existant (voir. copie de mastic stupide)
ne se produit que dans le 5' 3' direction

Synthèse d'ADN chez les procaryotes [ iGen3 03-04 , -05, -06 ]
(1) Formation de fourche de réplication à Origine de la réplication [iG1 10.16, 19]
fournit deux ADN simple brin modèle ( ADNsb )
plusieurs fourches de réplication ( réplicons ) [ iGen3 03-09 ]
(2) Synthèse de amorce d'ARN [iG1 10.15]
(3) En plus de dNTP par DNAPol III au bout de 3' seul
synthèse continue au brin principal [ iG1 10.13 ]
(4) synthèse discontinue au brin en retard [ iG1 10.20 ]
Fragments d'Okazaki
relecture par 3' 5' exonucléase activité [ iG1 10.12]
synthèse des brins en avance et en retard simultanément [ iGen3 03-08 ] [iG1 10.21 ]
Un seul dimère DNAPol IIIréplique les deux brins
(5) Excision de ARN amorce par DNAPol I
ligature
(connexion) du fragment se termine à des intervalles par ADN ligase [ [iG1 10.22 ]

Synthèse de l'ADN chez les eucaryotes

eucaryote génomes sommes beaucoup plus gros [le « paradoxe de la valeur C »]
eucaryote ADN la synthèse est plus efficace :
Suite DNAPol molécules, vitesse de synthèse plus lente, plus de réplicons,
E. coli: 15 DNAPol ajouter 100 000 bases/min sur 3 500 réplicons
4,2 x 10 6 pb génome répliqué dans 20

40 minutes
Drosophile: 50,000 DNAPol ajouter 500

5 000 bases/min sur 25 000 réplicons
330 x 10 6 pb génome diploïde répliqué dans < 3 min : rapporter 600x plus rapide

Transcription : synthèse de ARN messager (ARNm) (animation MGA2 en ligne)

'gène' [iG1 4.18 ]
Promoteurs - court ADN séquences qui régulent la transcription
typiquement 'en amont' = ' vers la gauche' de 5' brin de fin de sens [iG1 4.12 ]
(2) Initiation & Élongation [ iGen3 05-04ab , -04cd ] [iG1 4.22, 23, 24 ]
ARNm synthétisé 5'3' à partir d'un modèle d'ADN brin
ARNm séquence donc homologue au sens de l'ADN brin

Colinéaire : l'ARNm et le brin sens de l'ADN "s'alignent"

(chez les procaryotes, mais pas les eucaryotes : voir ci-dessous)
Processus similaire à ADN réplication [iG1 4.25 ], sauf
Pas d'apprêt
est requis
La transcription peut se produire à partir de l'un ou l'autre brin
La plupart des ADN ne sont pas transcrits en ARN
(3) Résiliation [ iGen3 05-05 ] [iG1 4.27, 28, 29 ]

Règlement de la transcription
Dans procaryotes, la transcription et la traduction peuvent se produire simultanément
Dans eucaryotes, transcription se produit dans noyau [ex. : chromosomes Lampbrush]
Traduction se produit dans cytoplasme (voir section suivante) :
ARN doit traverser membrane nucléaire [ iGen3 05-09 ]
la transcription et la traduction sont physiquement séparés
primaire ARN la transcription est largement traitée
ARN nucléaire hétérogène ( hnARN ) ARNm

Traitement post-transcriptionnel de eucaryote ARN est complexe [iG1 4.9]
promoteurs [iG1 4.19] & rehausseurs [iG1] déterminer le taux d'initiation et de contrôle de l'ampli
'casquette' ( 7-méthyl guanosine , 7 mG) ajouté à 5' fin [ iGen3 05-10 ] [iG1 4.26 ]
'queue' de poly-A (5'-

AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA Dans-3') ajouté à 3' fin [ iGen3 05-11 ] [iG1 4.33 ]
'épissage' de hnARN : les gènes eucaryotes sont "scindés" [ iGen3 05-12 ]
intron Équivalents de séquence d'ADN retirés de hnARN : "entierervening" [ iGen3 05-14 ]
exon Équivalents de séquence d'ADN représentés dans ARNm: "expressé" en protéine
1

12 d'exons / 'gène'
>90 % de la transcription peut être « raccordée »
[Une note importante sur la terminologie ]
Le mécanisme d'épissage utilise donneur et sites accepteurs [iG1 5.18, 19, 20]

Les gènes eucaryotes et l'ARNm sont ne pas colinéaire !
L'hybridation ADN/ARN produit hétéroduplex
ADN introns'boucler'
ADN paire d'exons avec ARNm
Les exons eucaryotes peuvent être largement séparés

L'épissage alternatif du même transcrit produit des produits différents [iG1 4.16 ]
Différentes régions d'exons sont combinées comme différentes ARNm [iG1 5.01]
Les combinaisons d'exons alternatives diffèrent fonctionnellement [iG1 5.22]

Résumés de transcription [& traduction] dans procaryotes & eucaryotes

Devoir #5 : Problèmes suggérés de

MGA2 (2002), chapitre 2, pp. 52-54
Problèmes résolus 1 & amp 2
problème ## 7, 8, 9, 11, 14, 15 , 18, 19, 21, 26, 27

iGen3 (2010), chapitre 5, p. 98-101
Problèmes ## 2, 4, 6, 7, 12, 13, 15, 16, 21

Problème de devoirs en cours :
Qu'est-ce qu'un « gène » ? Comment les découvertes (1) des introns et des exons et (2) épissage alternatif dans les génomes eucaryotes modifier le concept ?



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La transcription procaryote a lieu dans le cytoplasme. D'autre part, la transcription eucaryote a lieu dans le noyau. C'est la principale différence entre la transcription procaryote et eucaryote. De plus, la transcription procaryote produit un ARNm polycistronique tandis que la transcription eucaryote produit un ARNm monocistronique. Ainsi, il existe également une différence entre la transcription procaryote et eucaryote. En outre, une autre différence entre la transcription procaryote et eucaryote est que la transcription procaryote implique un type d'ARN polymérase, tandis que la transcription eucaryote implique trois types d'ARN polymérases.

De plus, une autre différence entre la transcription procaryote et eucaryote est que la transcription et la traduction sont couplées chez les procaryotes alors qu'elles ne sont pas couplées chez les eucaryotes. De plus, chez les procaryotes, les modifications post-transcriptionnelles n'ont pas lieu alors que chez les eucaryotes, les modifications post-transcriptionnelles se produisent. Ainsi, il existe également une différence entre la transcription procaryote et eucaryote.

L'infographie ci-dessous sur la différence entre la transcription procaryote et eucaryote fournit plus d'informations sur les différences.


Pour démarrer la transcription, les facteurs de transcription généraux, tels que TFIID, TFIIH et autres, doivent d'abord se lier à la boîte TATA et recruter l'ARN polymérase à cet emplacement. La liaison de facteurs de transcription régulateurs supplémentaires à cis-les éléments agissant augmenteront ou empêcheront la transcription. En plus des séquences promotrices, les régions amplificatrices aident à augmenter la transcription. Les amplificateurs peuvent être en amont, en aval, dans un gène lui-même ou sur d'autres chromosomes. Les facteurs de transcription se lient aux régions amplificatrices pour augmenter ou empêcher la transcription.

La liaison de ________ est requise pour que la transcription démarre.

Qu'est-ce qui résultera de la liaison d'un facteur de transcription à une région amplificatrice ?

  1. diminution de la transcription d'un gène adjacent
  2. transcription accrue d'un gène distant
  3. altération de la traduction d'un gène adjacent
  4. initiation du recrutement de l'ARN polymérase


Voir la vidéo: TRANSCRIPTION CHEZ LES EUCARYOTES. ACIDES NUCLEIQUES Partie 3. Biochimie Facile (Janvier 2022).