facteurs de Transcription généraux et Initiation de la Transcription par L’ARN polymérase II

L’ARN polymérase II étant responsable de la synthèse de l’ARNm à partir de gènes codant des protéines, elle a fait l’objet de la plupart des études sur la transcription chez les eucaryotes. Les premières tentatives d’étude de cette enzyme ont indiqué que son activité est différente de celle de l’ARN polymérase procaryote., La transcription précise des gènes bactériens qui peut être réalisée in vitro simplement par l’addition d’ARN polymérase purifiée à L’ADN contenant un promoteur n’est pas possible dans les systèmes eucaryotes. La base de cette différence a été élucidée en 1979, lorsque Robert Roeder et ses collègues ont découvert que L’ARN polymérase II n’est capable d’initier la transcription que si des protéines supplémentaires sont ajoutées à la réaction. Ainsi, la transcription dans le système eucaryote semble nécessiter des facteurs d’initiation distincts qui (contrairement aux facteurs σ bactériens) ne sont pas associés à la polymérase.,

le fractionnement biochimique des extraits nucléaires a maintenant conduit à l’identification de protéines spécifiques (appelées facteurs de transcription) qui sont nécessaires à L’ARN polymérase II pour initier la transcription. En effet, l’identification et la caractérisation de ces facteurs représentent une part importante des efforts en cours pour comprendre la transcription dans les cellules eucaryotes. Deux types généraux de facteurs de transcription ont été définis. Les facteurs de transcription généraux sont impliqués dans la transcription de tous les promoteurs de la polymérase II et font donc partie du mécanisme de transcription de base., D’autres facteurs de transcription (discutés plus loin dans le chapitre) se lient aux séquences D’ADN qui contrôlent l’expression des gènes individuels et sont donc responsables de la régulation de l’expression des gènes.

cinq facteurs de transcription généraux sont nécessaires pour l’initiation de la transcription par L’ARN polymérase II dans des systèmes reconstitués in vitro (Figure 6.12). Les promoteurs de nombreux gènes transcrits par la polymérase II contiennent une séquence similaire à TATAA 25 à 30 nucléotides en amont du site de départ de la transcription., Cette séquence (appelée boîte TATA) ressemble à l’élément de séquence -10 des promoteurs bactériens, et les résultats de l’introduction de mutations dans les séquences TATAA ont démontré leur rôle dans l’initiation de la transcription. La première étape dans la formation d’un complexe de transcription est la liaison d’un facteur de transcription général appelé TFIID à la boîte TATA (TF indique le facteur de transcription; II indique la polymérase II)., TFIID est lui-même composé de plusieurs sous-unités, y compris la protéine Tata-binding (TBP), qui se lie spécifiquement à la séquence consensus TATAA, et 10-12 autres polypeptides, appelés facteurs associés à la TBP (TAF). Le TBP lie ensuite un second facteur de transcription général (TFIIB) formant un complexe TBP-TFIIB au niveau du promoteur (Figure 6.13). TFIIB à son tour sert de pont à L’ARN polymérase, qui se lie au complexe TBP-TFIIB en association avec un troisième facteur, TFIIF.

Après le recrutement de L’ARN polymérase II au promoteur, la liaison de deux facteurs supplémentaires (TFIIE et TFIIH) est nécessaire pour l’initiation de la transcription. TFIIH est un facteur multisubunit qui semble jouer au moins deux rôles importants. Premièrement, deux sous-unités de TFIIH sont des hélicases, qui peuvent dérouler L’ADN autour du site d’initiation. (Ces sous-unités de TFIIH sont également nécessaires pour la réparation de l’excision des nucléotides, comme discuté au chapitre 5.,) Une autre sous-unité de TFIIH est une protéine kinase qui phosphorylate des séquences répétées présentes dans le domaine C-terminal de la plus grande sous-unité de l’ARN polymérase II. on pense que la Phosphorylation de ces séquences libère la polymérase de son association avec le complexe d’initiation, lui permettant de procéder le long du gabarit en allongeant

en plus d’une boîte TATA, les promoteurs de nombreux gènes transcrits par L’ARN polymérase II contiennent un deuxième élément de séquence important (une séquence initiatrice, ou INR) qui couvre le site de début de transcription., De plus, certains promoteurs de l’ARN polymérase II ne contiennent qu’un élément Inr, sans boîte TATA. L’Initiation à ces promoteurs nécessite toujours TFIID (et TBP), même si TBP ne reconnaît évidemment pas ces promoteurs en se liant directement à la séquence TATA. Au lieu de cela, d’autres sous-unités de Tfiid (TAFs) semblent se lier aux séquences Inr. Cette liaison recrute le TBP au promoteur, et la TFIIB, la polymérase II et d’autres facteurs de transcription s’assemblent alors comme déjà décrit. Le TBP joue donc un rôle central dans l’initiation de la transcription de la polymérase II, même sur les promoteurs dépourvus de boîte TATA.,

malgré le développement de Systèmes in vitro et la caractérisation de plusieurs facteurs de transcription généraux, beaucoup reste à apprendre concernant le mécanisme de transcription de la polymérase II dans les cellules eucaryotes. Le recrutement séquentiel des facteurs de transcription décrit ici représente le système minimal requis pour la transcription in vitro; des facteurs supplémentaires peuvent être nécessaires dans la cellule. De plus, L’ARN polymérase II semble pouvoir s’associer à certains facteurs de transcription in vivo avant l’assemblage d’un complexe de transcription sur L’ADN., En particulier, des complexes préformés d’ARN polymérase II avec TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH et d’autres protéines régulatrices transcriptionnelles ont été détectés dans des cellules de levure et de mammifères. Ces grands complexes (appelés holoenzymes de la polymérase II) peuvent être recrutés dans un promoteur par interaction directe avec TFIID (Figure 6.14). Les contributions relatives de l’assemblage pas à pas de facteurs individuels versus le recrutement de l’ARN polymérase II holoenzyme aux promoteurs dans la cellule restent donc à déterminer.