Mécanisme de transcription eucaryote

Les eucaryotes transcrivent leurs génomes à l'aide de trois ARN polymérases nucléaires ADN-dépendantes, dont l'ARN polymérase II transcrit tous les gènes codant des protéines et de nombreux ARN non codants. Contrairement à l'enzyme bactérienne comparativement autosuffisante, les polymérases eucaryotes nécessitent de grands assemblages de facteurs accessoires pour reconnaître les promoteurs, s'assembler au site d'initiation et progresser à travers la chromatine.

Definition

L'ARN polymérase II est l'ARN polymérase eucaryote ADN-dépendante qui transcrit les précurseurs d'ARN messager et de nombreux ARN non codants ; le mécanisme de transcription eucaryote est la polymérase associée aux facteurs généraux de transcription, au Médiateur et aux protéines associées qui s'assemblent et régulent la transcription au niveau d'un promoteur.

Scope

Ce sujet couvre les ARN polymérases eucaryotes (avec un accent sur l'ARN polymérase II), les facteurs généraux de transcription et le complexe de pré-initiation qu'ils forment, le coactivateur Médiateur, et les transitions régulées d'initiation, de pause et d'élongation. Il est traité à un niveau de référence éducatif et non comme une directive clinique.

Core questions

• Comment le complexe de pré-initiation de l'ARN polymérase II est-il assemblé au niveau d'un promoteur ?
• Quels rôles jouent les facteurs généraux de transcription et le complexe Médiateur ?
• Comment la pause proximale au promoteur et le contrôle de l'élongation régulent-ils la transcription par la Pol II ?

Key concepts

• ARN polymérases I, II et III
• Facteurs généraux de transcription (par exemple TFIID, TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH)
• Complexe de pré-initiation
• Complexe Médiateur
• Domaine C-terminal (CTD) de la Pol II
• Pause proximale au promoteur
• Couplage de l'élongation au traitement de l'ARN

Mechanisms

L'ARN polymérase II est recrutée sur un promoteur dans le cadre d'un complexe de pré-initiation assemblé à partir des facteurs généraux de transcription, qui reconnaissent les éléments du promoteur central, positionnent la polymérase, déroulent l'ADN et permettent le début de la synthèse ; le complexe Médiateur relie les activateurs spécifiques de gènes à ce mécanisme. Après l'initiation, la Pol II fait fréquemment une pause juste en aval du site d'initiation et nécessite d'autres facteurs pour entrer en élongation productive, au cours de laquelle l'état de phosphorylation du domaine C-terminal de la polymérase coordonne la formation de la coiffe, l'épissage et le traitement de l'extrémité 3' du transcrit. La structure atomique de l'ARN polymérase II a révélé la fente, la pince et le site actif conservés qui sous-tendent ces étapes, s'appuyant sur la découverte originale que les eucaryotes déploient plusieurs polymérases spécialisées.

Clinical relevance

Les composants du mécanisme de transcription eucaryote, y compris les sous-unités du Médiateur et les kinases qui contrôlent la pause et l'élongation, sont impliqués dans le cancer et les troubles du développement et sont étudiés comme cibles médicamenteuses ; l'inhibiteur de la Pol II, l'α-amanitine, est un agent expérimental et toxicologique classique. Cette entrée décrit ces mécanismes à un niveau de référence et ne constitue pas une base pour les décisions de traitement.

History

La reconnaissance que les eucaryotes possèdent plusieurs ARN polymérases (Roeder et Rutter, 1969) a ouvert l'étude d'un appareil de transcription dédié et multi-composants. La reconstitution ultérieure des facteurs généraux de transcription, la découverte du complexe Médiateur et la structure à haute résolution de l'ARN polymérase II (Cramer et al., 2001) ont établi le tableau mécanistique désormais organisé sous ce sujet, avec le contrôle de l'élongation émergeant comme une couche régulatrice majeure.

Key figures

• Robert G. Roeder
• Roger Kornberg
• Patrick Cramer
• John T. Lis

Seminal works

• roeder-rutter-1969
• cramer-2001
• soutourina-2018

Frequently asked questions

Pourquoi les eucaryotes possèdent-ils trois ARN polymérases ?

Le travail de transcription est divisé : l'ARN polymérase I synthétise la plupart des ARN ribosomiques, l'ARN polymérase II synthétise les ARN messagers et de nombreux ARN non codants, et l'ARN polymérase III synthétise les ARN de transfert et d'autres petits ARN, chacun avec son propre mécanisme.

Qu'est-ce que le complexe de pré-initiation ?

C'est l'assemblage de l'ARN polymérase II avec les facteurs généraux de transcription au niveau d'un promoteur qui positionne l'enzyme, ouvre l'ADN et le prépare à commencer la transcription.