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Les gènes eucaryotes • Gènes « morcelés » : exons, introns • Grandes régions intergéniques de fonction inconnue

préARNm monocistronique Maturation

ARNm monocistronique: chaque molécule d’ARNm code une seule protéine Cistron : unité génétique de l’ARN codant pour un seul polypeptide

S. CHOUL-LI

Fraction codante et non-codante du génome eucaryote ADN non-codant répétitif: séquences d’ADN identiques qui se répètent un très grand nombre de fois dans le génome ADN non-codant unique

Introns et séquences régulatrices

S. CHOUL-LI

Exons (régions de gènes qui codent pour les protéines, les ARNt et les ARNr)

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Les gènes procaryotes • Fraction codante du génome élevée > 90% codant - Peu de séquences intergéniques - Génome « compact »

• Chez

les procaryotes la séquence des gènes est continue: pas d’intron.

• Gènes organisés en opérons: environ 600 opérons dans le génome de Escherichia coli.

S. CHOUL-LI

L’opéron Opéron: unité génétique dans laquelle on trouve un ensemble de gènes, codant plusieurs protéines fonctionnellement reliées, sous le contrôle d’un même système régulateur unique.

ARNm polycistronique

ARNm polycistronique : une seule molécule d’ARNm comprend la région codante de plusieurs protéines impliquées dans un même processus biologique. S. CHOUL-LI

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La transcription 1ère étape de synthèse d’une protéine. C’est la lecture d’un gène par une ARN polymérase qui synthétise un ARN dont la structure primaire (séquence) reproduit celle du brin sens de ce gène. Cet ARN comporte l’information génétique inscrite dans l’ADN génomique. S. CHOUL-LI

Brin sens et brin anti-sens

• Au cours de la transcription, un seul brin est transcrit: le brin matrice (brin « template », brin non codant ou brin anti-sens); • Le brin d’ADN non transcrit est appelé brin codant ou brin sens (il a la même séquence que l’ARNm avec U à la place de T); • Le brin matrice est orienté 3’

5’

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•

Dans une molécules d’ADN double brin, un brin peut comporter des régions qui servent de brins matrices et des régions qui correspondent aux brins codants en fonction des gènes;

•

Les gènes sont situés sur la double hélice, de gauche à droite ou de droite à gauche;

•

Ex: les gènes des apolipoprotéines A-I et C-III, qui sont voisins, sont orientés en sens opposés;

•

L’ARN-pol « lit » le brin matrice dans le sens 3’ synthétise l’ARN dans le sens 5’ 3’.

5’ et

Structure fonctionnelle d’un gène Un gène fonctionnel inclus, outre la région transcrite, toutes les séquences d’ADN nécessaires à la transcription. Promoteur

Région transcrite (codante)

Séquence de reconnaissance de l’ARN pol

Région de synthèse de l’ARN

Terminateur

Séquence signal pour la libération de l’ARN pol

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Le déroulement de la transcription nécessite: 1- Le gène qui comporte fonctionnellement : - une région promotrice (Promoteur) - une région codante - une région terminale (terminateur) - des séquences amplificatrices ou répressives qui régulent la transcription du gène. 2- L’enzyme de transcription: ARN polymérase (+ Facteurs de Transcription). 3- Les nucléosides triphosphates : ATP, UTP, GTP et CTP NB: L’ARN-pol n’a pas besoin d’une amorce comme pour la réplication S. CHOUL-LI

Mécanisme général de la transcription

- La synthèse est précédée de l’ouverture de la double hélice; - Pendant la synthèse, il y a formation d’un hybride ADN-ARN.

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Hybride ADN-ARN • Le 1er ribonucléoside triphosphate utilisé par l’ARN-pol garde ses 3 phosphates. Les autres intégrés ultérieurement dans la chaîne ARN naissante sont monophosphate.

• Les nucléosides triphosphates qui arrivent sont hydrolysés par l’ARN-pol, et libèrent un pyrophosphate P-P; • L’hydrolyse du pyrophosphate fournit l’énergie nécessaire l’établissement de la liaison phosphoester entre le phosphate et le OH;

à

• Le nucléoside monophosphate s’apparie transitoirement avec la base de l’ADN.

Trois étapes de la transcription 1)Initiation ou amorçage: - L’ARN-pol se lie au promoteur - Ouverture de la double hélice

2) Elongation: - Début de la synthèse de l’ARN - L’ARN-pol progresse sur le brin matrice dans le sens 3’ 5’ en synthétisant l’ARN dans le sens 5’ 3’

3) Terminaison: - Le transcrit primaire est libéré - La polymérase se détache S. CHOUL-LI

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S. CHOUL-LI

Transcription chez les procaryotes

• Chez les bactéries, une seule ARN-pol (appelée ARN-pol ADN-dépendante ou ARN-pol dépendante de l’ADN) a été décrite pour la synthèse de l’ARNm, l’ARNt et l’ARNr; • La progression de l’ARN-pol est relativement rapide (50 à 60 N/s).

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Fonctionnement de l’ARN-pol  ARN-pol = 5 protomères : β, β’, 2α et σ (plusieurs

types du protomère σ: σ70, σ54… )  C’est le facteur σ qui reconnaît le promoteur.

Fonctionnement de l’ARN-pol  L’ARN-pol commence la transcription en une position singulière = un nucléotide unique de l’ADN appelée site d’initiation de la transcription (+1). C’est le premier

nucléotide de l’ADN qui est transcrit en ARN.  Ce site est situé en aval du promoteur.

Amant 5’ 3’

Site d’ initiation de la transcription Aval

…-5 -4 -3 -2 -1 +1 +2 +3 +4 +5 +6…

3’ 5’

Direction de la transcription

Brin Matrice Il n’ y a pas le “zero”

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Mise en place de l’ARN-pol  Quand l’ARN-pol se lie au promoteur, elle forme avec lui

un complexe fermé (du fait que les liaisons hydrogènes sont encore en place).  l’ARN-pol recouvre environ 60 pb: 40 en amont du site

d’initiation de la transcription et 20 en aval.

 Elle commence alors à couper les liaisons hydrogènes entre

-9 et +2, pour commencer la synthèse de l’ARN au niveau d’un complexe ouvert.

Fixation de l’ARN-pol

 L’ARN-pol n’a pas la même affinité vis-à-vis de tous les promoteurs du génome.  Les promoteurs sont qualifiés de puissants ou de faibles selon leur affinité pour l’ARN polymérase. Ceci est lié à quel point la séquence du promoteur ressemble à la

séquence consensus idéal pour la polymérase.

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comparaison des promoteurs puissants chez E. Coli

 Après analyse de plusieurs promoteurs puissants chez E. Coli, une séquence

consensus a été établit pour les régions -10 (appelée Pribnow box ou boîte Pribnow) et – 35.  Des mutations au sein de ces régions diminuent fortement l’activité transcriptionnelle pour ces promoteurs.

Séquence consensus des promoteurs de E. Coli

Région - 35

Région -10

TTGACAT

TATAAT

La fréquence des bases, colorées en rouge s’élève à 75%. La plupart des promoteurs puissants correspondent assez bien à la séquence consensus.

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