ExG5 - Transcription eucaryote gènes de classe 3

Question 1

Types de gènes transcrits par l’ARN polymérase III

Answer 1

L’ARN polymérase III est responsable de la transcription de plusieurs types d’ARN courts et essentiels, notamment :

• ARN ribosomique 5S (ARNr 5S) : une composante clé de la grande sous-unité ribosomale.
• ARN de transfert (pré-ARNt) : nécessaires pour la traduction des ARNm en protéines.
• Petits ARN nucléaires (snRNA), en particulier U6 : impliqués dans le processus d’épissage de l’ARNm.
• ARN viraux après infection, comme ceux des virus Adénovirus et Epstein-Barr.

Ces ARN sont généralement courts et fonctionnent dans des rôles essentiels liés à la traduction, au traitement de l’ARN, et à la réponse cellulaire aux infections [[137-138]].

Question 2

Organisation des promoteurs des gènes de classe III

Answer 2

Les gènes de classe III présentent une diversité dans leurs promoteurs, qui peuvent être classés en trois types selon les éléments cis régulateurs qu’ils contiennent :

1. Promoteur interne : situé à l’intérieur de la région codante du gène, contenant des éléments appelés Boîte A et Boîte B. Ces éléments sont reconnus par des facteurs spécifiques.
2. Promoteur externe : comprend des éléments tels que la TATA box (boîte TATA), le PSE (Proximal Sequence Element), et le DSE (Distal Sequence Element).
3. Promoteurs combinés : incluant des éléments internes et externes, par exemple la Boîte C et la région ICR (Internal Control Region).

Ces éléments cis sont essentiels pour la reconnaissance par les facteurs de transcription et le positionnement de l’ARN polymérase III sur le gène [[137]].

Question 3

Facteurs de transcription (éléments trans) associés

Answer 3

La transcription par l’ARN polymérase III nécessite plusieurs facteurs spécifiques pour initier la transcription, positionner la polymérase, et assurer une régulation adéquate :

• TFIIIA : facteur spécifique reconnu notamment pour le gène de l’ARNr 5S. Il se lie directement à l’ADN dans la région du gène et joue un rôle important dans le recrutement des autres facteurs.
• TFIIIC : agit en se liant aux éléments internes (Boîte A, Boîte B) et positionne le facteur TFIIIB. Il agit donc comme un facteur d’assemblage.
• TFIIIB : composé de trois sous-unités, dont la TBP (TATA box Binding Protein), qui est commune aux trois ARN polymérases (I, II et III), ainsi que des TAFs (TBP Associated Factors). TFIIIB est crucial car il recrute et positionne l’ARN polymérase III au niveau du promoteur.
• Activateurs : des protéines comme Oct-1, Staf, SP-1 agissent comme activateurs qui peuvent augmenter l’efficacité de la transcription en interagissant avec ces facteurs ou directement avec l’ADN.

La TBP (TATA box Binding Protein) est un élément central, commun à toutes les ARN polymérases eucaryotes, soulignant une conservation des mécanismes de reconnaissance des promoteurs [[138]].

Question 4

Mécanisme général d’initiation de la transcription classe III

Answer 4

1. TFIIIC se lie aux éléments internes du promoteur (Boîte A et B).
2. TFIIIC recrute TFIIIB en positionnant la TBP et les TAFs sur la région promotrice.
3. TFIIIB recrute ensuite l’ARN polymérase III.
4. L’ARN polymérase III initie la transcription à partir du site +1.

Ce mécanisme garantit une transcription précise et efficace des gènes de classe III, qui produisent des ARN essentiels à la traduction et au traitement des ARNm [[137-138]].

Question 5

Maturation des pré-ARNt (Page 139)

Answer 5

1. Transcription du pré-ARNt.
2. Clivage de l’extrémité 5’ par RNase P.
3. Clivage de l’extrémité 3’ par RNase Z.
4. Addition de la séquence CCA à l’extrémité 3’ par terminal nucleotidyl transferase.
5. Modifications chimiques des bases (méthylation, pseudouridylation, etc.).
6. Épissage de l’intron (si présent).
7. Formation de la structure secondaire fonctionnelle en trèfle.

Question 6

Maturation des pré-ARNt (Page 139)
#### 1. Élimination des extrémités 5’ et 3’

Answer 6

• Extrémité 5’ : L’extrémité 5’ du pré-ARNt est clivée par une ribonucléase spécifique appelée RNase P. Cette étape est cruciale pour générer l’extrémité 5’ mature correcte.
• Extrémité 3’ : L’extrémité 3’ est traitée par une autre ribonucléase, RNase Z, qui enlève la séquence supplémentaire. Ensuite, une séquence spécifique de trois nucléotides, CCA, est ajoutée à l’extrémité 3’ par une enzyme appelée terminal nucleotidyl transferase. Cette addition est indispensable car la séquence CCA est le site d’attachement de l’acide aminé lors de la synthèse protéique.

Question 7

Maturation des pré-ARNt (Page 139)
#### 2. Modifications chimiques des bases

Answer 7

Le pré-ARNt subit plusieurs modifications chimiques sur certaines bases qui sont importantes pour la stabilité, la reconnaissance par les enzymes de traduction, et la fonctionnalité générale de l’ARNt. Parmi ces modifications, on retrouve :

• Méthylation du ribose (ajout d’un groupe méthyle sur le sucre ribose),
• Pseudouridylation (conversion d’uridine en pseudouridine),
• Acétylation,
• Inosine (modification d’adénosine en inosine),
• Ribothymidine,
• Dihydrouridine.

Ces modifications contribuent à la structure en “trèfle” typique de l’ARNt mature (structure II) et à son bon fonctionnement.

Question 8

Maturation des pré-ARNt (Page 139)
#### 3. Épissage de l’intron (si présent)

Answer 8

Certains gènes d’ARNt contiennent des introns qui doivent être excisés. L’épissage de ces introns est une étape supplémentaire de maturation, nécessaire pour obtenir un ARN tRNA fonctionnel. Ce processus est catalysé par des enzymes spécialisées.

Question 9

Maturation des pré-ARNt (Page 139)
### Structure fonctionnelle finale

Answer 9

Après ces étapes, l’ARNt adopte une structure secondaire caractéristique, connue sous le nom de structure en trèfle (structure II), comprenant plusieurs boucles importantes (en partant de 5’):

• La boucle D
• La boucle anticodon, qui reconnait le codon complémentaire sur l’ARNm,
• La boucle variable,
• La boucle T ou psi
• La région de fixation de l’acide aminé au niveau de l’extrémité 3’ (séquence CCA ajoutée).