Promoteurs et éléments cis-régulateurs

Les promoteurs et autres éléments cis-régulateurs sont des séquences d'ADN, situées sur la même molécule que le gène qu'elles contrôlent, qui déterminent où la transcription commence et comment elle est régulée. Ils fournissent la plateforme de liaison pour l'ARN polymérase et les protéines régulatrices, et leur composition établit la force, la temporalité et la spécificité tissulaire de l'expression d'un gène.

Definition

Un promoteur est la région d'ADN cis-régulatrice qui dirige l'initiation de la transcription d'un gène ; les éléments cis-régulateurs, plus largement, sont des séquences d'ADN sur la même molécule dont la présence et l'arrangement régulent la transcription en servant de sites de liaison pour la machinerie de transcription et les protéines régulatrices.

Scope

Ce sujet couvre le promoteur central qui positionne le site de démarrage (incluant des éléments tels que la boîte TATA et l'initiateur), les séquences régulatrices proximales et distales (amplificateurs, silencers, isolateurs), et la manière dont les caractéristiques de la chromatine marquent les promoteurs actifs. Il distingue les séquences cis-régulatrices (sur la même molécule) des protéines trans-régulatrices qui les lisent, et est traité à un niveau de référence éducatif.

Core questions

• Quelles séquences d'ADN spécifient où et avec quelle intensité la transcription commence-t-elle ?
• Comment les amplificateurs distaux influencent-ils un promoteur sur de longues distances génomiques ?
• Qu'est-ce qui distingue un élément cis-régulateur d'un facteur trans-régulateur ?

Key concepts

• Promoteur central et site de démarrage de la transcription
• Boîte TATA et élément initiateur
• Amplificateurs et silencers
• Isolateurs
• Promoteurs à îlots CpG
• Régulation cis versus trans
• ARN d'amplificateurs

Mechanisms

Le promoteur central contient de courts motifs de séquence, tels que la boîte TATA et l'initiateur, qui positionnent la machinerie de transcription basale et définissent le site de démarrage, tandis que le mélange précis d'éléments ajuste la force et la réactivité du promoteur. Les amplificateurs distaux agissent largement indépendamment de l'orientation et de la distance en formant des boucles pour entrer en contact avec leurs promoteurs cibles, et les isolateurs délimitent les domaines régulateurs. Dans les cellules humaines, la plupart des promoteurs actifs portent des marques de chromatine caractéristiques et beaucoup sont intégrés dans des îlots CpG, et certains amplificateurs sont eux-mêmes transcrits en ARN non codants qui accompagnent leur activité régulatrice.

Clinical relevance

Les mutations et les variants dans les promoteurs et les amplificateurs peuvent modifier la posologie génique et contribuer aux maladies héréditaires et acquises, et de nombreux variants génétiques associés à des maladies se trouvent dans ces régions régulatrices plutôt que dans la séquence codante. Cette entrée décrit ces séquences à un niveau de référence et ne constitue pas une base pour l'interprétation clinique des variants d'un individu.

History

Les études classiques sur les promoteurs et les amplificateurs dans les années 1980 ont défini les courts éléments centraux et l'action à longue portée des amplificateurs. La revue de Smale et Kadonaga en 2003 a consolidé la compréhension du promoteur central de l'ARN polymérase II, et la cartographie de la chromatine et de la transcription à l'échelle du génome a ensuite montré comment les promoteurs sont marqués et comment les amplificateurs, y compris ceux transcrits, organisent l'expression génique.

Key figures

• Stephen T. Smale
• James T. Kadonaga
• Joanna Wysocka
• Richard A. Young

Seminal works

• smale-kadonaga-2003
• long-2016

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre un promoteur et un amplificateur ?

Un promoteur est la séquence située au début du gène qui positionne la machinerie de transcription, tandis qu'un amplificateur est une séquence régulatrice qui peut stimuler la transcription à distance et dans n'importe quelle orientation en contactant le promoteur.

Que signifie « cis-régulateur » ?

Un élément cis-régulateur est une séquence d'ADN qui régule un gène sur la même molécule d'ADN, contrairement aux facteurs trans-régulateurs, qui sont des protéines (ou des ARN) diffusibles agissant sur des séquences cibles quelle que soit leur localisation.