ARN polymérase et initiation de la transcription

L'enzyme qui synthétise l'ARN et la première étape, soigneusement contrôlée, au cours de laquelle elle localise un gène, dénature l'ADN et commence à produire un transcrit.

Definition

L'ARN polymérase est l'enzyme multisubunitaire qui catalyse la synthèse d'ARN à partir d'une matrice d'ADN ; l'initiation de la transcription est l'ensemble régulé d'étapes par lesquelles la polymérase, avec des facteurs appropriés, reconnaît un promoteur, ouvre le duplex d'ADN et commence à synthétiser l'ARN au site de démarrage.

Scope

Ce sujet aborde la structure et l'action catalytique des ARN polymérases ainsi que les événements d'initiation : la reconnaissance du promoteur, la formation du complexe fermé puis ouvert, l'initiation abortive et la transition vers l'élongation productive. Il compare l'initiation bactérienne à polymérase unique avec l'initiation eucaryote multipolymérase et dépendante de facteurs. Les séquences promotrices et les facteurs de transcription régulateurs sont traités plus en détail dans un sujet complémentaire.

Core questions

• Quelle est la structure de l'ARN polymérase et comment catalyse-t-elle la synthèse ?
• Comment l'enzyme reconnaît-elle le début d'un gène ?
• Que se passe-t-il lorsque le complexe promoteur fermé se convertit en complexe ouvert ?
• En quoi l'initiation diffère-t-elle entre les bactéries et les eucaryotes ?

Key theories

Formation du complexe ouvert

L'initiation productive nécessite que la polymérase dénature une courte portion d'ADN promoteur, formant un complexe ouvert dans lequel le brin matrice est exposé dans le site actif afin que les premiers nucléotides puissent être assemblés.

Sélection du promoteur guidée par des facteurs

La polymérase bactérienne utilise un facteur sigma échangeable pour choisir les promoteurs, tandis que les polymérases eucaryotes dépendent d'assemblages de facteurs généraux de transcription, conférant à l'initiation sa spécificité et un point de contrôle clé.

Mechanisms

La polymérase centrale, qui porte le centre catalytique, s'associe à un facteur d'initiation (un facteur sigma chez les bactéries ; des facteurs généraux de transcription chez les eucaryotes) pour reconnaître le promoteur et former un complexe fermé. Le duplex est ensuite dénaturé pour former un complexe ouvert exposant le brin matrice. L'enzyme commence à assembler les nucléotides, libérant souvent plusieurs courts transcrits abortifs, jusqu'à ce qu'elle échappe au promoteur, se débarrasse des facteurs d'initiation et entre en élongation processive.

Clinical relevance

L'ARN polymérase bactérienne est la cible d'antibiotiques importants, et les facteurs d'initiation eucaryotes sont impliqués dans des maladies et sont étudiés comme cibles médicamenteuses ; présenté comme une signification, non comme un conseil clinique.

History

L'ARN polymérase a été identifiée au début des années 1960 ; la découverte de multiples polymérases eucaryotes et de leurs facteurs généraux de transcription, puis des structures à haute résolution de l'enzyme saisie en cours d'initiation, ont établi le tableau mécanistique utilisé dans les textes actuels.

Key figures

• Roger Kornberg
• Robert Roeder

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

L'ARN polymérase a-t-elle besoin d'une amorce ?

Non. Contrairement aux ADN polymérases, l'ARN polymérase peut démarrer un nouveau brin à partir de zéro sur la matrice, de sorte que la transcription ne nécessite pas d'amorce.

Qu'est-ce qu'un facteur sigma ?

Une sous-unité d'initiation bactérienne qui dirige la polymérase centrale vers des promoteurs spécifiques ; différents facteurs sigma permettent à une cellule de transcrire différents ensembles de gènes.