Transcription ou synthèse d'ARN sur matrice d'ADN

Transcription ou synthèse d'ARN sur matrice ADN!

Chez les eucaryotes, la transcription a lieu aux phases G ₁ et G ₂ du cycle cellulaire à l'intérieur du noyau et les produits de la transcription se déplacent vers le cytoplasme pour la traduction. Chez les procaryotes, la transcription se produit au contact du cytoplasme car leur ADN se situe dans le cytoplasme.

La transcription nécessite une enzyme dépendante de l'ADN, l'ARN polymérase. Le segment de transcription de l'ADN a des régions de promoteur et de terminateur. Outre un promoteur, les eucaryotes peuvent également nécessiter un activateur.

Un facteur de terminaison appelé facteur Rho (p) présent dans l'ADN est requis pour la terminaison de la transcription. Un certain nombre d'autres facteurs sont également nécessaires pour le déroulement du duplex d'ADN, la stabilisation du brin d'ADN déroulé, l'appariement des bases, la séparation et le traitement de l'ARN transcrit.

1. Activation des ribonucléotides:

Les ribonucléotides diffèrent des désoxyribonucléotides en ce qu'ils ont du sucre ribose au lieu du sucre désoxyribose. La thymidine monophosphate est remplacée par l'uridine monophosphate. Les quatre types de ribonucléotides sont l'adénosine monophosphate (AMP), le guanosine monophosphate (GMP), l'uridine monosphosphate (UMP) et la cytidine monophosphate (CMP).

Ils se produisent librement dans le nucléoplasme. Avant la transcription, les nucléotides sont activés par phosphorylation. Enzyme phosphorylase est nécessaire avec l'énergie. Les ribonucléotides activés ou phosphorylés sont l'adénosine triphosphate (ATP), la guanosine triphosphate (GTP), l'uridine triphosphate (UTP) et la cytidine triphosphate (CTP).

2. Modèle d'ADN:

Sur des signaux spécifiques, des segments d'ADN correspondant à un ou plusieurs cistrons sont déréprimés et prêts à être transcrits. Chacun de ces segments de transcription d'ADN a un site d'initiation de région promotrice, une région codante et une région de terminateur. La transcription commence au site d'initiation et se termine à la région de terminaison.

Une région promotrice a un site de reconnaissance d'ARN polymérase et un site de liaison d'ARN polymérase. L'ouverture de chaîne se produit dans la région occupée par les nucléotides TATAAG chez la plupart des procaryotes. Les enzymes nécessaires à la séparation des chaînes sont les protéines non liées et les protéines liant un seul brin. La région de terminaison a soit une séquence de bases poly A, soit une séquence pallindromique (séquence de bases identique s'étendant dans des directions opposées dans les deux chaînes d'ADN).

L'ARN polymérase (commune chez les procaryotes et spécifique chez les eucaryotes) se lie à la région promotrice. Les deux brins d'ADN se déroulent progressivement à partir du site de liaison de la polymérase. L'un des deux brins de l'ADN sert de matrice pour la transcription de l'ARN. Cela s'appelle maître ou sens brin. La transcription se fait dans le sens 5 '-> 3'.

3. Couplage de la base:

Les ribonucléosides triphosphates présents dans le milieu environnant finissent par se trouver en face des bases azotées de la matrice d’ADN (brin sens). Ils forment des paires complémentaires U opposé, A opposé T, C opposé G et G opposé C. À l'aide de la pyrophosphatase, les deux phosphates supplémentaires présents sur les ribonucléosides triphosphates (ribonucléotide diphosphates) se séparent. L'énergie est libérée dans le processus.

4. Formation de la chaîne:

Avec l'aide de l'ARN polymérase, les ribonucléotides adjacents maintenus sur une matrice d'ADN se joignent pour former une chaîne d'ARN chez les procaryotes. Les facteurs de transcription sont déjà distincts de l'ARN polymérase chez les eucaryotes. Au début de la formation de la chaîne d'ARN, le facteur sigma (σ) de l'ARN polymérase se sépare. L'ARN polymérase (enzyme principale) se déplace le long de la matrice d'ADN, provoquant l'allongement de la chaîne d'ARN à une vitesse d'environ 30 nucléotides par seconde. La synthèse de l'ARN s'arrête dès que la polymérase atteint la région de terminaison. Le facteur Rho (p) est requis pour cela. La région de terminaison a un signal d'arrêt. Il possède également 4-8 A-nucléotides.

5. Séparation de l'ARN:

La terminaison ou le facteur rho a une activité ATP-ase (Roberts, 1976). Cela aide à la libération de la chaîne d'ARN terminée. L'ARN libéré est appelé transcrit primaire. Il est traité pour former des ARN fonctionnels. Chez de nombreux procaryotes, les gènes de structure des fonctions associées sont généralement regroupés dans des opérons. Un opéron est transcrit en une seule unité. Une telle unité de transcription est un ARNm polycistronique. Chez les eucaryotes, l'unité de transcription est un ARNm monocistronique.

6. Formation duplex:

Après la publication du transcrit primaire, les deux brins de l’ADN établissent des liens entre des paires de bases complémentaires. Des gyrases, des undindases et des protéines SSB sont libérées. Par conséquent, la forme ADN à double hélice est reprise.

7. Traitement post-transcription:

Le transcrit primaire est souvent plus grand que les ARN fonctionnels. On l'appelle hétérogène ou ARNh, surtout dans le cas d'ARNm. Un traitement post-transcription est nécessaire pour convertir le transcrit primaire en ARN fonctionnels. Il est de quatre types:

(i) Décolleté:

Les précurseurs d'ARN plus grands sont clivés pour former des ARN plus petits. Le transcrit primaire de l'ARNr est 45S chez les eucaryotes. Il est clivé pour former ce qui suit:

Le transcrit primaire est clivé par la ribonucléase-P (une enzyme ARN). Un transcrit primaire peut former 5 à 7 précurseurs d'ARNt.

(ii) épissage:

Les transcrits eucaryotes possèdent des segments supplémentaires (introns ou séquences intermédiaires). Les séquences de codage fonctionnelles sont appelées exons. L'épissage est le retrait des introns et la fusion des exons pour former des ARN fonctionnels. Chaque intron commence par le dinucléotide GU et se termine par le dinucléotide AG (règle GU-AG). Ils sont reconnus par les composants de l'appareil d'épissage de Sn-RNP (prononcé snurps) ou de petites ribonucléoprotéines nucléaires (à savoir Ul, U2, U4, U5 et U6).

Un complexe appelé spliceosome est formé entre l'extrémité 5 '(GU) et l'extrémité 3' (AG) de l'intron. L'énergie provient de l'ATP. Il supprime l'intron. Les exons adjacents sont rassemblés. Les extrémités sont scellées par l'ARN ligase (figure 3.13).

Les introns ne sont pas un développement récent. Ils sont apparus lorsque la machinerie génétique centrée sur l'ARN était en place. Par conséquent, les gènes et les transcrips séparés sont des caractéristiques anciennes du système génétique. L'épissage continue d'être une fonction catalytique médiée par l'ARN. De nombreux autres processus dépendants de l'ARN commencent à apparaître.

iii) ajouts de terminaux (bouchage et filetage):

Des nucléotides supplémentaires sont ajoutés aux extrémités des ARN pour des fonctions spécifiques, par exemple un segment CCA dans l'ARNt, des nucléotides coiffants à l'extrémité 5 'de l'ARNm ou des segments poly-A (200 à 300 résidus) à l'extrémité 3' de l'ARNm. Le capuchon est formé par modification du GTP en 7-méthyl guanosine ou 7 mG.

(iv) Modifications de nucléotides:

Ils sont plus fréquents dans l'ARNt - méthylation (par exemple, méthylcyclosine, méthylguanosine), désamination (par exemple, inosine à partir d'adénine), dihydrouracile, pseudouracile, etc.

Dans les parkaryotes, l'ARNm ne nécessite aucun traitement complexe pour devenir actif. En outre, la transcription et la traduction se produisent dans la même région. Il en résulte un début de traduction avant même que l'ARNm soit complètement formé.

La synthèse in vitro de l'ARN a été réalisée pour la première fois par Ochoa (1967).