Définition des facteurs de transcription en biologie
Les facteurs detranscription sont des protéines spécialisées qui jouent un rôle clé dans la régulation de l'expression des gènes.
Les facteurs de transcription ont pour fonction d'activer et de désactiver les gènes afin de contrôler la production des protéines. Il existe de nombreuses classes de facteurs de transcription, comme les activateurs , les répresseurs, les activateurs, les silencieux et les facteurs de transcription basaux.1 Chaque processus vital de l'organisme est régi par un ensemble de facteurs de transcription responsables de la régulation de la production de certaines cytokines, enzymes et protéines.1
Facteurs de transcription généraux
Le corps humain possède un large éventail de facteurs de transcription qui ont tous pour fonction d'activer ou de désactiver des gènes spécifiques. Les facteurs de transcription sont activés par des mécanismes de transduction des signaux à l'intérieur de tes cellules. En d'autres termes, après qu'une cellule a traité un certain signal, généralement à la fin d'une cascade de signalisation, des facteurs de transcription spécifiques peuvent être activés pour modifier l'expression des gènes en réponse à ce signal.
Il existe de nombreux processus différents qui stimulent l'activation des facteurs de transcription. Par exemple, les facteurs de transcription sont activés lorsque tu es malade, lorsque tu dors et même lorsque tu transpires.
Il existe une catégorie importante de facteurs de transcription qui joue un rôle crucial dans la régulation et l'initiation de la transcription des gènes. Ces facteurs de transcription généraux sont également connus sous le nom de facteurs de transcription basaux.1
Les facteurs de transcription qui sont largement présents sont appelés facteurs de transcription ubiquitaires.
Facteurs de transcription de base
La transcription des gènes eucaryotes est un processus complexe régulé par des promoteurs et des polymérases spécifiques qui doivent se réunir à un certain moment et à un certain endroit. Pour rendre la régulation des gènes plus complexe, les facteurs de transcription de base, les activateurs et les silencieux jouent également un rôle dans la régulation de la fréquence de latranscription1.
Renforçateurs: Facteurs de transcription spécialisés qui augmentent le taux de transcription.
Les facteurs de transcription basaux, en revanche, sont essentiels à la formation du complexe de pré-initiation qui recrute l'ARN polymérase II sur le brin d'ADN modèle.
Latranscription est la première étape de l'expression des gènes, au cours de laquelle l'ADN est converti en ARN. La transcription comporte trois étapes : l'initiation, l'élongation et la terminaison. L'initiation de la transcription est un processus hautement régulé qui implique l'activation de nombreux facteurs de transcription basaux. Ces facteurs de transcription basaux sont nécessaires pour que la transcription ait lieu. Nous explorerons ce concept tout au long de l'article.
Les noms des facteurs de transcription de base commencent généralement par TFII (facteur de transcription pour l'ARN polymérase II) et sont classés par les lettres A-J.1 Au fur et à mesure que les protéines et les facteurs de transcription migrent vers le promoteur, chaque facteur de transcription de base se met en place sur la matrice d'ADN pour construire le complexe de pré-initiation.
Lorsqu'une cellule eucaryote veut transcrire un gène, de nombreux processus doivent être menés à bien avant d'initier la transcription. Les facteurs de transcription doivent d'abord reconnaître et se lier à la région promotrice de la matrice d'ADN avant que l'ARN polymérase II ne soit recrutée.
Une région promotrice populaire utilisée par la majorité de tes cellules est la boîte TATA.1 La boîte TATA sert de point de départ à la transcription.1 Le facteur de transcription basal TFIID reconnaît la région de la boîte TATA parce que la protéine de liaison à la boîte TATA est attachée à TFIID.1 Une fois que TFIID se lie à la boîte TATA, TFIIB se rend à la boîte TATA et se lie à TFIID. La liaison de TFIIB attire l'ARN polymérase II et TFIIF qui se lient au complexe promoteur de la boîte TATA.1 Enfin, TFIIE et TFIIH se lient également à la boîte TATA, complétant ainsi le complexe d'initiation de la transcription.1 Une fois le complexe complété, la transcription a lieu.
Les facteurs de transcription qui sont largement présents sont appelés facteurs de transcription ubiquitaires.
Facteur de transcription positif
Comme nous l'avons vu précédemment, le taux de transcription de l'ARN polymérase II est lent, c'est pourquoi tes cellules utilisent des facteurs de transcription supplémentaires connus sous le nom d'activateurs et de répresseurs. Les activateurs et les répresseurs sont des cofacteurs qui se lient aux régions d'enhancement et de silencieux de l'ADN cellulaire afin d'interagir avec la machinerie de transcription et d'influencer le taux de transcription.2 Les activateurs servent de facteurs de transcription positifs. Lorsqu'un activateur se lie à un segment d'ADN pour un certain gène, le taux de transcription augmente.
La protéine CAP est un exemple d'activateur. En présence d'AMP cyclique, la protéine CAP se lie à son promoteur et augmente l'activité de transcription de l'ARN polymérase II. 5 En revanche, en l'absence d'AMP cyclique, la protéine CAP ne se lie pas au promoteur, ce qui ralentit la transcription.5 La figure 2 illustre ce phénomène.
Facteurs de transcription négatifs
Comme les activateurs, les répresseurs influencent également le taux de transcription. Cependant, les répresseurs ont pour fonction de ralentir le taux de transcription et sont caractérisés comme des facteurs de transcription négatifs.1 Les récepteurs sont activés lorsqu'une cellule possède déjà suffisamment de protéines codées par le gène en cours de transcription.
Par exemple, lorsque la protéine du facteur de choc thermique n'est pas présente dans une cellule, le répresseur associé ne se lie pas à l'opérateur, ce qui permet à la machinerie de transcription de rester active et de transcrire le gène nécessaire à la protéine du facteur de choc thermique. Cependant, lorsque la cellule a produit suffisamment de protéine de facteur de choc thermique, le répresseur associé est déclenché par les niveaux abondants de facteur de choc thermique dans la cellule. Une fois déclenché, le répresseur se lie à l'opérateur et arrête la transcription du gène du facteur de choc thermique.
Exemples de facteurs de transcription
Parmi les autres facteurs de transcription importants, on trouve les activateurs et les silencieux. Ces derniers sont importants lorsque certains gènes doivent être exprimés ou désactivés dans plusieurs organes ou types de cellules.2
Par exemple, supposons que tu combattes un virus et que les gènes associés à l'apoptose doivent être activés dans les cellules infectées, mais pas dans tes cellules saines. Ce travail nécessitera l'utilisation d'activateurs et de répresseurs. Chaque activateur ou silencieux peut activer ou réprimer un gène que l'on ne trouve que dans certaines cellules ou certains organes.2
Les activateurs servent de sites de liaison éloignés pour les activateurs, tandis que les silencieux servent de sites de liaison éloignés pour les répresseurs.Les activateurs et les répresseurs peuvent se lier à des milliers de paires de bases loin du promoteur, tout en affectant le taux de transcription. Comment cela est-il possible ? La réponse courte est l'ADN.
Ton ADN est une structure tridimensionnelle capable de se replier plusieurs fois.2 Un activateur ou un promoteur donné peut être extrêmement éloigné du promoteur concerné ; cependant, si une cellule a besoin d'augmenter ou de réduire au silence la transcription d'un gène donné, ton ADN se repliera de lui-même pour rapprocher l'activateur ou le répresseur du promoteur cible afin qu'ils exercent leurs effets.3 Alors, comment les activateurs fonctionnent-ils réellement ? Voyons cela plus en détail ci-dessous.
L'apoptose est le processus de mort cellulaire programmée. Au cours de l'apoptose, la cellule s'autodétruit essentiellement en réponse à une infection intracellulaire, à la vieillesse ou à des dommages irréparables de l'ADN. L'apoptose est médiée par une série de protéines intracellulaires telles que la P53 et les caspases. Lorsque la cellule subit un stress irréversible, ces protéines s'activent et provoquent l'autodestruction et la mort de la cellule. L'apoptose est nécessaire pour empêcher la propagation des agents pathogènes intracellulaires et pour réduire l'inflammation.
Dans la section traitant des facteurs de transcription basaux, nous avons abordé le processus par lequel l'initiation de la transcription a lieu. Alors que tous les facteurs de base s'unissent pour créer le complexe d'initiation, une protéine connue sous le nom de facteur de transcription spécialisé se lie à une région d'enhancer en amont du promoteur de la boîte TATA.3 Le facteur de transcription spécialisé (sTF) est spécial parce qu'il peut se lier à des cofacteurs.3 Les cofacteurs peuvent être soit des corépresseurs, soit des coactivateurs.3 Si le cofacteur lié est un activateur, le brin d'ADN subira un repliement pour permettre au complexe enhancer-activateur d'interagir avec la machinerie de transcription et de réguler ainsi le taux de transcription.3
État différent de la chromatine des activateurs et des silencieux
Comme nous l'avons vu dans l'article sur la régulation de l'expression des gènes, l'ADN de nos cellules est organisé en structures de chromatine étroitement tissées. Cette organisation rend l'ADN inaccessible à la transcription. Comme les enhancers et les silencieux sont des régions de l'ADN, ils doivent être accessibles pour que les facteurs de transcription spécialisés (sTF) et les cofacteurs puissent s'y lier. Un enhancer ou un silencer donné peut avoir trois états différents en fonction de son niveau d'accessibilité au sein de la chromatine.3
Enhancer/silencer actif
L'enhancer est entièrement accessible et les facteurs de transcription régulateurs y sont liés.3
Enhancer/silencer amorcé
L'enhancer est entièrement accessible, mais les facteurs de transcription régulateurs n'y sont PAS liés.3
Enhancer/silencer fermé
L'enhancer n'est pas accessible et est étroitement enroulé dans la chromatine.3
Facteurs de transcription - Points clés
- Les facteurs de transcription sont des protéines spécialisées qui jouent un rôle clé dans la régulation de l'expression des gènes.
- Les facteurs de transcription ont pour fonction d'activer et de désactiver les gènes afin de contrôler les protéines produites.
- Il existe de nombreuses catégories de facteurs de transcription : activateurs, répresseurs, activateurs, silencieux et facteurs de transcription basaux .
- Chaque processus corporel crucial est régi par un ensemble de facteurs de transcription responsables de la régulation de la production de certaines cytokines, enzymes et protéines.
Références
- Eggebrecht, J (2018) Biologie pour les cours d'AP. Rice University.
- Kolovos, P., Knoch, T.A., Grosveld, F.G. et al. Enhancers and silencers : an integrated and simple model for their function. Epigenetics & Chromatin 5, 1 (2012). https://doi.org/10.1186/1756-8935-5-1
- Biologie animée Avec Arpan (2018) Régulation transcriptionnelle : Enhancers
- Bhatt, D., & Ghosh, S. (2014). Régulation de la transcription des gènes inflammatoires médiée par NF-κB. Frontiers in immunology, 5, 71. https://doi.org/10.3389/fimmu.2014.00071
- Textes de biologie libre (2021)La protéine activatrice de catabolites (CAP) - Un régulateur d'activateurs.
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