LA TRANSCRIPTION - UPMC
LA TRANSCRIPTION - UPMC
LA TRANSCRIPTION - UPMC
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Introduction<br />
<strong>LA</strong> <strong>TRANSCRIPTION</strong><br />
I. Modalité générale de la transcription<br />
II. Transcription chez les Procaryotes<br />
1. L'ARN polymérase<br />
2. Etapes de la transcription<br />
a. Initiation<br />
b. Elongation<br />
c. Terminaison<br />
3. Particularités de la transcription procaryote<br />
a. Transcription polycistronique<br />
b. Couplage avec la traduction<br />
III. Transcription chez les Eucaryotes<br />
1. Les ARN polymérases<br />
2. Etapes de la transcription<br />
a. Initiation<br />
b. Elongation<br />
c. Terminaison<br />
3. Maturation des ARN pré-messagers<br />
4. Particularités de la transcription eucaryote<br />
5. Transcription des gènes ribosomiques<br />
a. Mécanismes<br />
b. Organisation des gènes ribosomiques<br />
c. Observation de la transcription nucléolaire<br />
6. Localisation cellulaire de la transcription<br />
IV. Quelques éléments de régulation de la transcription<br />
1. Régulation chez les Procaryotes<br />
2. Régulation chez les Eucaryotes<br />
Conclusions
3'<br />
<strong>LA</strong> <strong>TRANSCRIPTION</strong><br />
5' 3'<br />
ARN polymérase<br />
ADN<br />
ARN<br />
sens de transcription<br />
5' 3'<br />
G A C C T A G A<br />
C T G G A T C T<br />
3' 5'<br />
G A C C U A G A<br />
5' 3'<br />
P P P<br />
γ<br />
ribonucléotide n-1<br />
liaison ester<br />
β<br />
α<br />
5'<br />
CH2<br />
3'<br />
O<br />
OH OH<br />
liaison ester<br />
β-ribose<br />
ribonucléotide n+1<br />
2'<br />
base<br />
azotée<br />
5'<br />
brin non transcrit<br />
brin transcrit<br />
brin non transcrit<br />
brin transcrit<br />
liaison N-glycosidique<br />
ribonucléotide n
L'ARN POLYMERASE BACTERIENNE<br />
L'ARN polymérase bactérienne ou holoenzyme (500 kDa) est une enzyme<br />
multimérique composée de 5 sous-unités α 2ββ'σ:<br />
5' 3'<br />
α<br />
3' 5'<br />
Ces 5 sous-unités s'organisent pour former 3 domaines fonctionnels<br />
de l'enzyme :<br />
α<br />
σ σ<br />
• 2 domaines d'interactions avec l'ADN<br />
β'<br />
~ 60 nucléotides<br />
brin non transcrit<br />
brin transcrit<br />
• 1 site catalytique pour la formation des liaisons phosphodiester.<br />
sites d'interaction avec l'ADN<br />
β<br />
intérieur du complexe<br />
site catalytique
ELONGATION DE <strong>LA</strong> <strong>TRANSCRIPTION</strong><br />
blanc et vert : sous-unités de l'ARN polymérase<br />
bleu : ADN en cours de transcription<br />
rouge : ARN en cours de synthèse<br />
d'après R. D. Kornberg et al. (2004)
5'<br />
TERMINAISON DE <strong>LA</strong> <strong>TRANSCRIPTION</strong><br />
Structure du terminateur, séquence d'ARN<br />
"tige" riche en G-C<br />
ADN<br />
"boucle"<br />
Mécanisme de terminaison de la transcription<br />
terminateur<br />
ARN néo-synthétisé<br />
ARN polymérase<br />
brin non transcrit<br />
5'<br />
3'<br />
3' 5'<br />
UUUUUU 3'<br />
AAAAAA<br />
répétition de U<br />
5' 3'<br />
brin transcrit<br />
Le terminateur déstabilise les liaisons faibles entre les sous-unités de l'ARN polymérase<br />
et entraîne leur séparation et l'arrêt de la transcription.
ADN<br />
ARNm<br />
PARTICU<strong>LA</strong>RITES DE <strong>LA</strong> <strong>TRANSCRIPTION</strong> PROCARYOTE<br />
protéine<br />
Transcription polycistronique<br />
promoteur gène 1 gène 2<br />
gène 3 terminateur<br />
5' 3'<br />
protéine 1 protéine 2 protéine 3<br />
ex : opéron lactose d'E. coli (gènes Z, Y et A)<br />
ribosome<br />
5'<br />
ADN<br />
Couplage avec la traduction<br />
protéine en cours de synthèse<br />
ARN polymérase<br />
ARN en cours de synthèse<br />
brin non transcrit<br />
5'<br />
3'<br />
3' 5'<br />
3'<br />
brin transcrit
L'ARN POLYMERASE II EUCARYOTE<br />
(ADN en rouge, ARNm en jaune au centre)<br />
d'après R. D. Kornberg et al. (2004)
5'<br />
3'<br />
COMPLEXE D'INITIATION DE <strong>LA</strong> <strong>TRANSCRIPTION</strong> EUCARYOTE<br />
TBP<br />
TFIID<br />
promoteur<br />
TFIIF TFIIE<br />
boîte TATA<br />
TFIIB<br />
TFIIH<br />
+1<br />
ARN polymérase II<br />
sens de la transcription<br />
3'<br />
5'
guanine<br />
CH3<br />
7<br />
L'ARN PRE-MESSAGER EUCARYOTE<br />
O<br />
HO HO<br />
CH2<br />
5'<br />
"coiffe" : 7-méthyl-guanosine<br />
1'<br />
3'<br />
liaison 5'-5' triphosphate<br />
P P P<br />
Un ARN pré-messager eucaryote porte une "coiffe" en 5' et une queue polyA en 3'.<br />
CH2<br />
5'<br />
3'<br />
O<br />
OH OH<br />
ribonucléotide 2<br />
5' AAUAAA<br />
5'<br />
signal de terminaison<br />
base<br />
1'<br />
site de coupure<br />
5' AAUAAA AAAAAAAA<br />
"coiffe"<br />
5'<br />
AAUAAA<br />
3'<br />
ribonucléotide 1<br />
ARN polymérase<br />
II<br />
ARN polymérase<br />
II<br />
poly(A)-polymérase<br />
queue polyA<br />
AAUAAA AAAAAAAA...AAAAAAAAOH 3'
E<br />
X<br />
C<br />
I<br />
S<br />
I<br />
O<br />
N<br />
-<br />
E<br />
P<br />
I<br />
S<br />
S<br />
A<br />
G<br />
E<br />
D<br />
E<br />
S<br />
A<br />
R<br />
N<br />
P<br />
R<br />
E<br />
-<br />
M<br />
E<br />
S<br />
S<br />
A<br />
G<br />
E<br />
R<br />
S<br />
5'P<br />
exon 1 intron 1<br />
site d'épissage 5'<br />
complexe d'épissage<br />
5'P<br />
exon 1<br />
site d'épissage 5'<br />
complexe d'épissage<br />
5'P<br />
complexe d'épissage<br />
5'P<br />
exon 1<br />
exon 1<br />
complexe d'épissage<br />
exon 1<br />
3'OH<br />
3'OH<br />
5'P<br />
2'OH<br />
2'OH<br />
2'OH<br />
exon 2<br />
site d'épissage 3'<br />
intron 1<br />
exon 2<br />
3'OH<br />
site d'épissage 3'<br />
intron 1<br />
exon 2<br />
intron 1<br />
exon 2<br />
3'OH<br />
site d'épissage 3'<br />
3'OH<br />
site d'épissage 3'<br />
exon 2<br />
5'P 3'OH 5'P<br />
3'OH<br />
exon 1<br />
intron 1 en "lasso"<br />
formation d'une liaison phosphodiester<br />
exon 2<br />
5'P 3'OH<br />
exon 1 et exon 2 épissés<br />
3'OH<br />
3'OH
5'<br />
5'<br />
EPISSAGE ALTERNATIF<br />
ARN pré-messager<br />
exon 1 exon 2 exon 3<br />
exon 1 exon 2<br />
ARN messager 1<br />
intron 1 intron 2<br />
AAAA...AAAA 3'<br />
A partir d'un ARN pré-messager, la cellule peut faire plusieurs ARN messagers matures.<br />
<strong>TRANSCRIPTION</strong> DES ARN RIBOSOMIQUES<br />
: site de clivage des endonucléases spécifiques<br />
5'<br />
ARN pré-ribosomique 45S<br />
(13 000 nucléotides)<br />
exon 1 exon 3<br />
AAAA...AAAA 3'<br />
ARN messager 2<br />
AAAA...AAAA 3'<br />
5' 3'<br />
5'<br />
ARN espaceur<br />
ARNr 18S<br />
(2 500 nucléotides)<br />
3'<br />
5'<br />
ARN 32S<br />
5' 3' 5' 3'<br />
ARNr 5,8S<br />
(160 nucléotides)<br />
ARNr 28S<br />
(4 800 nucléotides)<br />
3'
REGU<strong>LA</strong>TION DE <strong>LA</strong> <strong>TRANSCRIPTION</strong> PROCARYOTE<br />
Structure d'un gène procaryote codant une protéine :<br />
ADN<br />
opérateur promoteur<br />
terminateur<br />
Contrôle positif par un activateur (opéron galactose) :<br />
gène de l'activateur<br />
AMPc<br />
L'activateur permet la fixation de l'ARN polymérase sur le promoteur :<br />
il y a alors activation de la transcription<br />
Contrôle négatif par un répresseur (opéron lactose) :<br />
unité de transcription<br />
opérateur<br />
promoteur<br />
activateur inactif activateur actif<br />
gène du répresseur<br />
répresseur actif<br />
ARN polymérase<br />
ARN polymérase<br />
promoteur opérateur<br />
lactose<br />
répresseur inactif<br />
Le répresseur empêche la fixation de l'ARN polymérase sur le promoteur :<br />
il y a alors répression de la transcription
5'<br />
ADN<br />
3'<br />
INITIATION DE <strong>LA</strong> <strong>TRANSCRIPTION</strong><br />
boîte -35 boîte -10 1 er nucléotide transcrit<br />
-35<br />
T T G A C A<br />
A A C T G T<br />
~ 40 nucléotides<br />
-10<br />
T A T A A T<br />
A T A T T A<br />
~ 60 nucléotides<br />
~ 20 nucléotides<br />
L'ARN polymérase recouvre 60 nucléotides environ sur l'ADN<br />
+1<br />
N<br />
3'<br />
5'<br />
brin non transcrit<br />
brin transcrit<br />
sens de transcription
ADN<br />
promoteur<br />
5'<br />
3'<br />
ARN pré-messager<br />
"coiffe"<br />
5'<br />
+1<br />
MATURATION<br />
ARN messager mature<br />
MATURATION DES ARN MESSAGERS EUCARYOTES<br />
exon 1 exon 2 exon 3 exon 4<br />
5'<br />
"coiffe"<br />
unité de transcription codant une protéine<br />
intron 1 intron 2 intron 3<br />
<strong>TRANSCRIPTION</strong><br />
exon 1 exon 2 exon 3 exon 4<br />
terminateur<br />
AAAAAA…AAAAAA 3'<br />
3'<br />
5'<br />
queue polyA<br />
AAAAAA…AAAAAA<br />
queue polyA<br />
La maturation des ARN messagers eucaryotes consiste en :<br />
• l'excision des introns<br />
• l'épissage des exons<br />
Les ARN messagers matures sont exportés vers le cytoplasme pour la traduction en protéines.<br />
3'
ADN<br />
5'<br />
3'<br />
brin transcrit<br />
<strong>TRANSCRIPTION</strong> DES GENES RIBOSOMIQUES 18S-28S-5,8S<br />
promoteur terminateur promoteur<br />
5'<br />
protéines ribosomiques<br />
unité de transcription ADN intercalaire<br />
5'<br />
5'<br />
ARN polymérase I<br />
3'<br />
5'<br />
ARN pré-ribosomique 45S<br />
3'<br />
5'
REGU<strong>LA</strong>TION DE <strong>LA</strong> <strong>TRANSCRIPTION</strong> EUCARYOTE<br />
facteurs trans-régulateurs<br />
séquences "enhancer" protéines activatrices<br />
séquences cis-régulatrices<br />
promoteur<br />
TBP<br />
"TATA" box<br />
facteursTFII<br />
+1<br />
ARN polymérase II
Change language