Comment les facteurs de transcription se lient-ils à l'ADN

Chaque cellule d'un organisme multicellulaire comprend son génome complet dans le noyau en une ou plusieurs copies. Cependant, seul un ensemble unique de gènes est transcrit dans une cellule particulière, définissant l'individualité de la cellule parmi les autres cellules de l'organisme. De nombreux gènes ne sont également transcrits qu'à certains moments. La transcription d'un gène produit un ARN qui est traduit en une protéine. Lorsqu'une protéine particulière est requise pour le fonctionnement de la cellule, le gène qui code pour la protéine est transcrit. Ainsi, ce gène est considéré comme "activé". Lorsqu'un gène est désactivé, la transcription est interrompue. Plusieurs mécanismes sont impliqués dans la régulation de l'expression des gènes. La régulation de l'expression des gènes dans les cellules eucaryotes repose sur un groupe de protéines appelées facteurs de transcription (TF). Outre les facteurs de transcription, les modifications de la chromatine, l'épissage de l'ARN, les mécanismes de contrôle de l'ARNsi et la signalisation cellulaire sont également responsables de la régulation de l'expression des gènes chez les eucaryotes..

Cet article se penche sur,

1. Quels sont les facteurs de transcription
2. Comment les facteurs de transcription se lient-ils à l'ADN

Quels sont les facteurs de transcription

Un facteur de transcription est une molécule de protéine qui contrôle l'activité d'un gène en déterminant si un gène particulier est transcrit en ARN ou non. L'ARN polymérase est l'enzyme qui catalyse la synthèse de l'ARN en utilisant l'ADN comme matrice. Les facteurs de transcription contrôlent l'action de l'ARN polymérase en déterminant quand, où et comment l'efficacité de l'enzyme fonctionne. Par conséquent, les facteurs de transcription peuvent agir soit comme activateurs qui stimulent l’expression génique, soit comme répresseurs qui diminuent l’expression génique..

On trouve trois types de facteurs de transcription: les facteurs généraux, les facteurs en amont et les facteurs inductibles.. Facteurs de transcription généraux sont nécessaires pour l'initiation de la transcription de gènes codants. Le complexe d’initiation formé par les facteurs de transcription généraux est appelé le appareil de transcription basale. Facteurs de transcription en amont sont impliqués dans la reconnaissance d'éléments de consensus courts spécifiques situés en amont du point de départ de la transcription. Facteurs inductibles fonction similaire aux facteurs de transcription en amont, régulant en outre l'expression des gènes en se liant aux éléments de la réponse. La fonction de l'activateur sur la transcription est montrée dans Figure 1.

Figure 1: Le rôle des facteurs de transcription

Après avoir expliqué les facteurs de transcription, voyons maintenant comment les facteurs de transcription se lient à l’ADN.

Comment les facteurs de transcription se lient-ils à l'ADN              

Les facteurs de transcription appartiennent à diverses familles de protéines qui fonctionnent comme des complexes protéiques multi-sous-unités. Ils se lient directement à cis-séquences ou motifs d'ADN régulateurs apparaissant en amont de la boîte TATA de la séquence promotrice. Ces motifs ont généralement une longueur d'environ 6 à 10 paires de bases. Les facteurs de transcription se lient également aux amplificateurs ou aux silencieux qui affectent la transcription. Les amplificateurs se produisent à proximité du gène - en amont, en aval ou dans les introns. Ils activent l'expression des gènes tandis que les silencieux désactivent l'expression des gènes. Les facteurs de transcription changent de structure 3D tout en accompagnant la liaison à l'ADN.  

Le complexe en formation de facteurs de transcription et de promoteur ainsi que les activateurs recrutent l'ARN polymérase II. L'influence des facteurs de transcription peut être positive ou négative en fonction de l'impact global du complexe de facteurs de transcription dans son ensemble. Les facteurs de transcription sont constitués de plusieurs domaines fonctionnels permettant de se lier à des motifs de séquence, ainsi que d'autres facteurs de transcription appelés co-activateurs, ARN polymérase II, complexes de remodelage de la chromatine et petits ARN non codants. Deux facteurs de transcription se lient à deux motifs adjacents sur le brin d’ADN et se combinent pour former un dimère, qui plie l’ADN. Ce processus est considéré comme faisant partie du processus d’activation des gènes. La structure de la chromatine permet également aux coactivateurs de s'associer. Certains facteurs de transcription agissent comme des éléments d'attache entre des promoteurs et des amplificateurs distincts, à l'aide d'autres protéines également. Le complexe activateur de transcription eucaryote est présenté dans Figure 2.

Figure 2: Complexe activateur de transcription

Outre l'activation de l'expression des gènes, certains facteurs de transcription sont impliqués dans la répression de l'expression des gènes. Les répresseurs peuvent bloquer les facteurs de transcription généraux qui activent l'expression du gène. La plupart des facteurs de transcription sont capables de réguler de nombreuses expressions géniques, tandis que quelques facteurs de transcription sont capables de réguler uniquement les expressions de gènes sélectionnées. Puisque les facteurs de transcription contrôlent l’expression de la plupart des gènes impliqués dans le développement d’un organisme, l’expression défectueuse des gènes du facteur de transcription peut entraîner un développement irrégulier de l’organisme.. 

Conclusion

Les facteurs de transcription régulent l'expression des gènes chez les eucaryotes. L'initiation de la transcription est régie par des facteurs de transcription. Ces types de facteurs de transcription sont appelés activateurs. Ils activent le gène. Outre l'activation de la transcription, des facteurs de transcription peuvent également réprimer l'expression du gène. Les gènes sont désactivés par la liaison des répresseurs. Les facteurs de transcription se lient aux éléments régulateurs de la région promotrice. Au cours de l'activation des gènes, les facteurs de transcription se lient également aux régions de l'amplificateur, formant une boucle qui recrute l'ARN polymérase II afin d'initier la transcription. Les répresseurs bloquent les facteurs de transcription généraux des éléments régulateurs de l'ADN.

 Référence:
1. Cooper, John A. «Facteur de transcription». Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., N.d. Web. 22 mai 2017. .
2. «Facteurs de transcription». Atlas de génétique et de cytogénétique en oncologie et en hématologie. N.p., n.d. Web. 22 mai 2017. .
3. «Facteurs de transcription». Khan Academy. N.p., n.d. Web. 22 mai 2017. .
4. Phillips, Thérèse. «Facteurs de transcription et contrôle de la transcription dans les cellules eucaryotes». Nature News. Nature Publishing Group, n.d. Web. 22 mai 2017. .

Courtoisie d'image:
1. “0338 RNA Polymerase Binding” de OpenStax - https://cnx.org/contents/[email protected]: [protection du courrier électronique] / Préface (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
2. «Facteurs de transcription» par Kelvinsong - Travail personnel (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia