Transcription chez les eucaryotes

Chez les procaryotes il n'y a pas vraiment de noyau, alors que chez les eucaryotes il est très clairement définit. Ainsi, les procaryotes peuvent coupler transcription et traduction, mais les eucaryotes non. La transcription chez les eucaryotes se passe dans le noyau et la traduction se fera dans le cytoplasme.

La formation des ARN se fait grâce à 3 ARN polymérase ADN dépendantes:

ARN pol I	dans le nucléole	environ 60% des ARN cellulaire
ARN pol II	dans le nucléoplasme	environ 30% des ARN cellulaire (synthèse des hnRNA)
ARN pol III	dans le nucléoplasme	environ 10% des ARN cellulaire tRNA et RNA 5s

La transcription ne nécessite pas d'amorce contrairement à la réplication. La synthèse se fait de 5'->3' comme pour la réplication mais ici, il n'y a pas d'activité exonucléasique : aucune correction n'est possible. Pour les eucaryotes (comme pour les procaryotes) les tRNA et rRNA sont transcrits en précurseurs qui subissent des clivages pour pouvoir fournir plusieurs rRNA et tRNA selon l'opéron. Les tRNA ainsi obtenu n'ont pas de 5'CCA3' en général. Ils doivent donc subir une maturation (voir partie biosynthèse des protéines), ajout de CCA, méthylation...

L'ARN pol ADN dépendante ou transciptase

Cette enzyme catalyse la réaction suivante :

w ATP + x GTP + y CTP + z UTP ---> [(AMP)w,(GMP)x,(CMP)y,(UMP)z] + ( w + x + y + z ) PPi

Comme pour la réplication :

• L'ADN sert de matrice (template),
• La synthèse (ici d'ARN) se fait de 5'->3',
• Se passe en 3 étapes : initiation, élongation, terminaison,
• L'initiation se fait au niveau d'une région particulière (ici promoteur),
• La synthèse nécessite l'ouverture de l'ADN,
• La terminaison se fait au niveau d'une région particulière (ici terminateur).

Particularité de la transcription :

• Les brins d'ARN ont une purine en 5' : pppA ou pppG,
• Seul 1 des 2 brin de l'ADN est transcrit,
• 1 gène -> 1 chaine peptidique.

Maturation de l'ARNm

L'ARNm dans les cellules eucaryotes ressemble à ceci :

ORF signifie open reading frame, c'est la phase ouverte de lecture, la partie codante. Alors que juste après la transcription on a un hnRNA (hétérogène nucleaire) qui ressemble à:

Cet hnRNA a donc subit plusieurs maturations successives:

1. Coiffe en 5',
2. Polyadénylation en 3',
3. Elimination des introns.

1. Coiffe en 5'

Cette coiffe empèche la dégradation en 5' de l'ARN par des exonucléases et augmente l'affinité des enzymes de la traduction pour cet ARN.

La guanine rajoutée est ensuite méthylée par la guanine-7-méthyl transférase sur le n7. La guanine peut être méthylée sur la base ou sur le ribose.

2. Polyadénylation en 3'

Cette queue polyA est ajoutée grâce à la polyA polymérase. Les seuls ARN échappant à cette maturation sont ceux codant pour les histones. La polyadénylation protège l'extrémité 3' de l'ARN des exonucléases. Cette queue polyA est une aubaine pour les biochimistes car elles est très utile pour séparer des ARNm d'autres ARN grâce à des colonnes d'oligo-dT (ou U) sépharose. Elle permet la synthèse d'ADNc en appariant un fragment dT qui sert d'amorce à la reverse transcriptase.

3. Splicing, excision-épissage

Chez les eucaryotes, un gène n'est pas une séquence codante mais un ensemble de séquences codantes (exons) séparées par des séquences non-codantes (introns).

Séquences consensus des introns avec les extremités des 2 exons voisins :

Le splicing se fait grâce à des hnRNP, ce sont des complexes ribonucléoprotéiques.

Première étape de la maturation : clivage de l'ARN en 5' de l'intron.

Deuxième étape : formation d'une boucle par liaison 2'-5' entre le G terminal de l'intron et a interne à l'intron (voir la séquence consensus juste ci-dessus).

Troisième étape : transesterification, le OH du G (en 3' de l'exon) attaque la liaison entre intron et exon, l'intron est libéré et les 2 exons sont liés.

Cette efficacité est évidemment due aux séquences consensus mais aussi grâce aux snurps (small nuclear binonucleoprotein particles) qui sont en fait des snRNAs (small nuclear rnas) associés à des protéines.

L'élimination des introns peut se faire spontanément par un processus auto-catalytique. Il en existe de 2 types : les introns du groupe I et les introns du groupe II. La différence réside dans l'hydroxyle qui attaque:

• groupe I : 3' OH du G ou du GMP
• groupe II et pré-mRNA d'origine nucléaire : le 2' OH du A interne (dans l'intron) proche de l'extrémité 3' de l'intron.

On appelle ribozyme un ARN doué d'activité catalytique.

Pour l'ARN de virus l'auto-excision se fait grâce à des structures dites en têtes de marteau. Cette structure est composée de 2 brins, un petit brin d'ARN qui peut faire environ 20 nucléotides et clive le brin complémentaire à un endroit très précis.

Avec un même pré-mRNA, si on fait un type d'épissage on aura un type de protéine. Si on change le type d'épissage, on aura une autre protéine.

Il existe des sites d'épissage fort, faible, proximal (proche) et distal (distant). Si deux sites forts sont occupés, le site proximal est prioritaire. Les sites forts sont prioritaires faces aux sites distals.

Et entre un site proximal faible et un site distal fort, lequel est prioritaire?

Avec la protéine asf (alternative binding protein) le site proximal est prioritaire.

Sans la protéine asf (alternative binding protein) le site fort est prioritaire.

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