Aperçu de la transcription

Les points clés :

• La transcription est la première étape de l'expression des gènes. Elle consiste à copier la séquence ADN d'un gène pour fabriquer une molécule d'ARN.
• La transcription est opérée par des enzymes appelées des ARN polymérases, qui lient les nucléotides pour former un brin d'ARN (à l'aide d'un brin d'ADN matrice).
• La transcription présente trois étapes : l'initiation, l'élongation et la terminaison.
• Chez les organismes eucaryotes, les molécules d'ARN doivent être maturées après leur transcription : elles sont épissées et leurs extrémités présentent respectivement une coiffe 5' et une queue poly-A.
• La transcription est contrôlée séparément pour chaque gène du génome.

Introduction

Aperçu de la transcription

L'ARN polymérase

Les étapes de la transcription

1. L'initiation. L'ARN polymérase se lie à une séquence d'ADN située au début d'un gène et nommée promoteur. Chaque gène (ou groupe de gènes co-transcrits dans la bactérie) possède son propre promoteur. Une fois liée, l'ARN polymérase sépare les brins d'ADN, ce qui rend accessible la matrice simple brin nécessaire à la transcription.

   La région promotrice se situe avant (et légèrement à cheval sur) la région transcrite dont elle contrôle la transcription. Elle contient des séquences de reconnaissance pour la fixation de l'ARN polymérase ou de ses protéines auxiliaires. L'ADN s'ouvre au niveau de la région promotrice afin que l'ARN polymérase puisse commencer la transcription.

2. L'élongation. Un brin d'ADN, le brin matrice, sert de modèle à l'ARN polymérase. En "lisant" cette matrice une base à la fois, la polymérase construit une molécule d'ARN à partir de nucléotides complémentaires, formant une chaîne qui s'étend de 5' vers 3'. L'ARN transcrit porte les mêmes informations que le brin d'ADN non-matrice (codant), mais il contient la base uracile (U) à la place de la thymine (T).

   Que signifient 5' et 3' ?

   Les deux extrémités d'un brin d'ADN ou d'ARN diffèrent l'une de l'autre. Cela signifie qu'un brin d'ADN ou d'ARN est directionnel.

   • À l'extrémité 5’ de la chaîne, le groupe phosphate du premier nucléotide de la chaîne dépasse. Le groupe phosphate est attaché au carbone 5' du pentose, c'est pourquoi on parle d'extrémité 5’.
   • À l'autre extrémité, appelée l'extrémité 3', l'hydroxyle du dernier nucléotide ajouté à la chaîne est exposé. Le groupe hydroxyle est attaché au carbone 3' du pentose, c'est pourquoi on parle d'extrémité 3'.

   De nombreux processus, tels que la réplication et la transcription de l'ADN, ne peuvent avoir lieu que dans une direction spécifique relative à l’orientation d'un brin d'ADN ou d'ARN.

   Vous pouvez en apprendre plus dans l'article sur les acides nucléiques.

   L'ARN polymérase synthétise un transcrit complémentaire du brin matrice d'ADN dans le sens 5' vers 3'. Elle se déplace le long du brin matrice de 3' vers 5' et ouvre la double hélice d'ADN au fur et à mesure qu'elle avance. L'ARN synthétisé ne reste lié au brin matrice qu'un court instant, puis il quitte la polymérase sous la forme d'une corde ballotante, ce qui lui permet de se refermer et de former une double hélice.

   Dans cet exemple, les séquences du brin codant, du brin matrice et de l'ARN transcrit sont :

   Brin codant : 5' - ATGATCTCGTAA-3'

   Brin matrice : 3'-TACTAGCATT-5'

   ARN : 5'-AUGAUC...-3' (les points indiquent que des nucléotides sont encore ajoutés au brin d'ARN à partir de son extrémité 3')

3. La terminaison. Les séquences appelées des terminateurs signalent que la transcription de l'ARN est terminée. Une fois qu'elles sont transcrites, elles provoquent la libération du transcrit par l'ARN polymérase. Un exemple de mécanisme de terminaison impliquant la formation d'une épingle à cheveux dans l'ARN est présenté ci-dessous.

   L'ADN du terminateur encode une région d'ARN qui forme une structure en épingle à cheveux suivie d'une chaîne de nucléotides U. La structure en tige-boucle du transcrit provoque le blocage de l'ARN polymérase. Les nucléotides U qui suivent l'épingle à cheveux forment des liaisons faibles avec les nucléotides A du brin matrice d'ADN, ce qui permet au transcrit de se séparer du brin matrice et de mettre fin à la transcription.

La modification des ARN eucaryotes

• Les pré-ARN eucaryotes présentent des extrémités modifiées par l'ajout d'une coiffe 5' (au début) et d'une queue poly-A en 3' (à la fin).
• Beaucoup de pré-ARNm eucaryotes subissent un épissage. Au cours de ce processus, des portions de l'ARNm (appelées introns) sont éliminées, et les parties restantes (appelées exons) sont assemblées.

  Haut de l'image : Schéma d'un pré-ARNm par l'ajout d'une coiffe 5' et d'une queue polyA en 3'. La coiffe 5' se trouve à l'extrémité 5' du pré-ARNm et comporte des nucléotides G modifiés. La queue poly-A se situe à l'extrémité 3' du pré-ARNm et se compose d'une longue chaîne de nucléotides A (dont seuls quelques-uns sont représentés).

  Le pré-ARNm contient encore des exons et des introns. Sur toute la longueur de l'ARNm, on observe une alternance d'exons et d'introns (Exon 1 - Intron 1 - Exon 2 - Intron 2 - Exon 3), chacun étant constitué d'un enchaînement de nucléotides d'ARN.

  Au cours de l'épissage, les introns sont retirés du pré-ARNm et les exons sont joints pour former un ARNm mature.

  Bas de l'image : ARNm mature qui ne contient pas les séquences des introns (Exon 1 - Exon 2 - Exon 3 uniquement).

La transcription des gènes s'opère individuellement