La transcription

L'expression du génome

1ère étape: La transcription

3 phases:

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Le promoteur :

• site reconnu par l'ARN polymérase
• séquence consensus
• boite TATA vers -10
• le promoteur se situe en amont du gène et est indispensable pour la transcription

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La transcription chez les procaryotes : exemple de l'opéron lactose

• La transcription a lieu dans le cytoplamse
• Les gènes sont organisés en opéron
• Un seul ARNm est produit
• Cet ARNm (polycistronique) ne subit pas de modification post-transcriptionnelles

Intérêt de l'opéron : régulation simultanée de protéines impliquées dans le même processus physiologique Lac Z: code la B-galactosidase (hydrolyse du lactose) Lac Y: code la perméase au lactose (entrée du lactose dans la bactérie)

La transcription chez les eucaryotes :

• La transcription a lieu dans le noyau

• Les gènes eucaryotes sont morcelés: existence de régions codantes (exons) et non-codantes (introns)

• Production d'un ARN-pré-messager
• Maturation de l'ARNm pré-messager en ARNm (modification post-transcriptionnelles

Régulation de la transcription chez les procaryotes:

et les eucaryotes alors?

étude de l'opéron lactose (E.coli)

Les ARN polymérases

2ème étape : La traduction

Régulation de l'expression des gènes chez les eucaryotesDans un organisme pluricellulaire, les gènes peuvent s’exprimer différemment. On distingue : - Les gènes dont l’expression est ubiquitaire, c’est-à-dire qu’elle a lieu dans toutes les cellules de l’organisme. Exemple: Les gènes codant pour des protéines de structure cellulaire - Les gènes dont l’expression est spécifique à un tissu ou un type cellulaire (codant une protéine impliquée dans la fonction de la cellule). Ex: myosine dans cellules musculaires Les gènes dont l’expression est constitutive: l'expression du gène se fait en continu dans la cellule. - Les gènes dont l’expression est régulée ou inductible, donc qui dépend de signaux intra- ou extracellulaires. Ex: Les gènes qui s’expriment de façon différentielle au cours du développement embryonnaire Comment se fait cette régulation?1) Séquences régulatrices et facteurs de transcriptionChez les eucaryotes, l’ARN polymérase agit en interaction avec des cofacteurs protéiques qui s’associent entre eux pour former un complexe protéique appelé complexe d’initiation. L’ARN polymérase fait partie de ce complexe. Une fois fixé au promoteur proximal, il permet la transcription du gène à un niveau basal.L’augmentation et la répression de l’expression des gènes font intervenir d’autres protéines appelées facteurs de transcription. Ils agissent en se liant physiquement avec des séquences plus ou moins éloignées du promoteur via des motifs particuliers dont la mutation peut abolir la fonction régulatrice du facteur.Les séquences reconnues par ces facteurs peuvent être très éloignées du promoteur proximal, mais leur liaison va induire des courbures de l’ADN conduisant à l’activation ou la répression de l’expression des gènes grâce à des interactions protéines-protéines.Ces mécanismes vont permettre la régulation de l’expression des gènes dans les cellules spécialisées. En effet, certains facteurs de transcription peuvent avoir une expression tissulaire qui ne va permettre leur action que dans un type de cellule.2) méthylation de l'ADNLa structure même de la molécule d’ADN intervient dans la régulation de l’expression des gènes. En effet, chez les eucaryotes, les cellules possèdent toutes au moins deux exemplaires d’un même gène (deux allèles identiques ou différente), mais seul un de ces allèles s’exprime.Les chromosomes sont constitués d’une molécule d’ADN enroulée autour de complexes protéiques appelés histones. Le tout forme la chromatine qui existe sous deux états : (1) l’hétérochromatine, état condensé transcriptionnellement inactif et (2) l’euchromatine, état moins condensé favorisant la transcription des gènes.La molécule d’ADN peut être méthylée notamment au niveau des nucléotides cytosine. Le profil de méthylation de la molécule est reconstitué à l’issue de chaque réplication. Il est donc conservé au cours des divisions cellulaires et dans la descendance. Plus une séquence portera des méthylations moins elle sera transcrite. De plus, à l’issue de la transcription, les ARN prémessagers subissent des modifications permettant de les stabiliser (coiffe protectrice et queue polyA) ainsi que des épissages alternatifs conduisant à la modification de leur séquence. La configuration des épissages va déterminer le niveau d’expression des gènes et la diversité des protéines produites. Ainsi, d’une cellule à une autre un même gène ne donnera pas forcément les mêmes protéines.