16.4 Régulation des gènes de transcription eucaryotes
Objectifs d’apprentissage
À la fin de cette section, vous serez en mesure de faire ce qui suit :
- Discuter du rôle des facteurs de transcription dans la régulation des gènes
- Expliquer comment les activateurs et les répresseurs (facteurs de transcription spécifiques) régulent l’expression génique
Comme pour les cellules procaryotes, la transcription des gènes chez les eucaryotes nécessite l’action d’une ARN polymérase qui se lie à une séquence d’ADN en amont d’un gène afin d’initier la transcription. Cependant, contrairement aux cellules procaryotes, l’ARN polymérase eucaryote a besoin d’autres protéines, ou facteurs de transcription, pour faciliter l’initiation de la transcription. L’ARN polymérase ne peut à elle seule initier la transcription dans les cellules eucaryotes. Il existe deux types de facteurs de transcription qui régulent la transcription des eucaryotes : Les facteurs de transcription généraux (ou basaux) se lient à la région du promoteur central pour aider au recrutement de l’ARN polymérase II. Des facteurs de transcription spécifiques se lient à diverses régions en dehors de la région du promoteur central et interagissent avec les protéines du promoteur central pour renforcer ou réprimer l’activité de la polymérase.
Le promoteur et la machinerie de transcription
Les gènes sont organisés de manière à faciliter le contrôle de leur expression. La région promotrice se situe immédiatement en amont de la séquence codante. Cette région peut être courte (quelques nucléotides seulement) ou très longue (des centaines de nucléotides). Plus le promoteur est long, plus il y a d’espace disponible pour que les protéines se lient. Cela permet également de mieux contrôler le processus de transcription. La longueur du promoteur est spécifique au gène et peut varier considérablement d’un gène à l’autre. Par conséquent, le niveau de contrôle de l’expression génique peut également varier considérablement d’un gène à l’autre. Le but du promoteur est de lier les facteurs de transcription qui contrôlent l’initiation de la transcription.
Dans la région du promoteur central, 25 à 35 bases en amont du site de départ de la transcription, se trouve la boîte TATA. La boîte TATA a la séquence de consensus 5′-TATAAA-3′. La boîte TATA est le site de liaison d’un complexe protéique appelé TFIID, qui contient une protéine de liaison TATA (TATA binding protein ou TBP). La liaison de TFIID recrute d’autres facteurs de transcription généraux, notamment TFIIB, TFIIE, TFIIF et TFIIH. Certains de ces facteurs de transcription contribuent à lier l’ARN polymérase au promoteur, et d’autres à activer le complexe d’initiation de la transcription.
Outre la boîte TATA, d’autres sites de liaison sont présents dans certains promoteurs. Certains biologistes préfèrent limiter la portée du promoteur eucaryote au promoteur central, ou site de liaison de la polymérase, et qualifient ces sites supplémentaires d’éléments proximaux du promoteur, parce qu’ils se trouvent généralement à quelques centaines de paires de bases en amont du site de démarrage de la transcription. Des exemples de ces éléments sont la boîte CAAT, avec la séquence de consensus 5′-CCAAT-3′ et la boîte GC, avec la séquence de consensus 5′-GGGCGG-3′. Des facteurs de transcription spécifiques peuvent se lier à ces éléments proximaux du promoteur pour réguler la transcription des gènes. Un gène donné peut avoir sa propre combinaison de ces sites de liaison spécifiques des facteurs de transcription. Il existe des centaines de facteurs de transcription dans une cellule, chacun d’entre eux se liant spécifiquement à un motif de séquence d’ADN particulier. Lorsque les facteurs de transcription se lient au promoteur juste en amont du gène codé, on parle d’élément cis-régulateur, car il se trouve sur le même chromosome, juste à côté du gène. Les facteurs de transcription répondent à des stimuli environnementaux qui amènent les protéines à trouver leurs sites de liaison et à initier la transcription du gène nécessaire.
Enhanceurs (ou amplificateurs) et transcription
Dans certains gènes eucaryotes, des régions supplémentaires permettent d’augmenter ou de renforcer la transcription. Ces régions, appelées « enhanceurs », ne sont pas nécessairement proches des gènes qu’elles renforcent. Elles peuvent être situées en amont d’un gène, dans la région codante du gène, en aval d’un gène ou à des milliers de nucléotides de distance.
Les régions enhanceurs sont des séquences d’ADN, ou sites de liaison, pour des facteurs de transcription spécifiques. Lorsqu’un facteur de transcription protéique se lie à sa séquence enhanceur, la forme de la protéine change, ce qui lui permet d’interagir avec les protéines du site promoteur. Cependant, comme la région enhanceur peut être éloignée du promoteur, l’ADN doit se plier (se remodeler) pour permettre aux protéines des deux sites d’entrer en contact. Les protéines de remodelage de la chromatine aident à plier l’ADN et à rapprocher les régions enhanceurs du promoteur (figure 16.10). Ce changement de conformation permet l’interaction des protéines activatrices spécifiques liées aux enhanceurs (activateurs ou parfois répresseurs) avec les facteurs de transcription généraux liés à la région du promoteur et à l’ARN polymérase.
Désactiver les gènes : Répresseurs de la transcription
Comme les cellules procaryotes, les cellules eucaryotes disposent également de mécanismes pour empêcher la transcription. Les répresseurs transcriptionnels peuvent se lier aux régions promotrices ou enhanceurs et bloquer la transcription. Comme les activateurs de la transcription, les répresseurs répondent à des stimuli externes pour empêcher la liaison des facteurs de transcription activateurs.
