FACTEUR DE TRANSCRIPTION: MÉCANISME D'ACTION, TYPES, FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

Un facteur de transcription est une protéine «accessoire» régulatrice nécessaire à la transcription génique. La transcription est la première étape de l'expression génique et implique le transfert des informations contenues dans l'ADN vers une molécule d'ARN, qui est ensuite traitée pour donner naissance à des produits géniques.

L'ARN polymérase II est l'enzyme responsable de la transcription de la plupart des gènes eucaryotes et produit, en plus de certains petits ARN, des ARN messagers qui seront ultérieurement traduits en protéines. Cette enzyme nécessite la présence d'un type de facteurs de transcription appelés facteurs de transcription généraux ou basaux.

Type de facteur de transcription «Fermeture de la leucine» (Source: I, Splette via Wikimedia Commons)

Cependant, ce ne sont pas les seuls facteurs de transcription qui existent dans la nature, car il existe des protéines «non générales», tant chez les eucaryotes que chez les procaryotes et les archées, qui sont impliquées dans la régulation de la transcription des gènes spécifiques aux tissus (en organismes multicellulaires) ou dans la régulation de l'activité des gènes en réponse à divers stimuli.

Ces facteurs de transcription sont des effecteurs très importants et peuvent être trouvés dans pratiquement tous les organismes vivants, car ils représentent la principale source de régulation de l'expression des gènes.

Des études détaillées de différents facteurs de transcription dans différents types d'organismes vivants indiquent qu'ils ont une structure modulaire, dans laquelle une région spécifique est responsable de l'interaction avec l'ADN, tandis que les autres produisent des effets stimulants ou inhibiteurs.

Les facteurs de transcription participent alors à la modélisation des modèles d'expression génique qui n'a rien à voir avec des changements dans la séquence d'ADN, mais avec des changements épigénétiques. La science responsable de l'étude de ces changements est connue sous le nom d'épigénétique.

Mécanisme d'action

Afin de remplir leurs fonctions, les facteurs de transcription doivent être capables de reconnaître spécifiquement et de se lier à une séquence d'ADN particulière pour influencer positivement ou négativement la transcription de cette région d'ADN.

Les facteurs de transcription généraux, qui sont fondamentalement les mêmes pour la transcription de tous les gènes de type II chez les eucaryotes, s'assemblent d'abord sur la région promotrice du gène, dirigeant ainsi le positionnement de l'enzyme polymérase et «l'ouverture» du double hélice.

Le processus se déroule en plusieurs étapes consécutives:

- liaison du facteur de transcription général TFIID à une séquence de répétitions de la thymine (T) et de l'adénine (A) dans le gène dit "la boîte TATA"; cela provoque une distorsion de l'ADN qui est nécessaire pour la liaison d'autres protéines à la région promotrice.

- Assemblage ultérieur d'autres facteurs généraux (TFIIB, TFIIH, TFIH, TFIIE, TFIIF, etc.) et d'ARN polymérase II, formant ce que l'on appelle le complexe d'initiation de la transcription.

- Libération du complexe d'initiation, phosphorylation de la polymérase par le facteur TFIIH et début de la transcription et de la synthèse d'une molécule d'ARN à partir de la séquence du gène transcrit.

Activation et répression de la transcription

Comme discuté, des facteurs de transcription "non généraux" peuvent réguler l'expression génique, soit positivement soit négativement.

Activation

Certaines de ces protéines contiennent, en plus des domaines structuraux de liaison à l'ADN, d'autres motifs connus sous le nom de domaines d'activation, qui sont riches en résidus d'acides aminés acides, glutamine ou proline.

Ces domaines d'activation interagissent avec des éléments du complexe de facteurs de transcription généraux ou avec des molécules coactivatrices apparentées qui interagissent directement avec le complexe. Cette interaction se traduit soit par la stimulation de l'assemblage du complexe transcriptionnel, soit par l'augmentation de son activité.

Répression

La plupart des facteurs de transcription inhibent la transcription en interférant avec l'activité des facteurs de transcription agissant positivement, bloquant leur effet stimulant. Ils peuvent agir en bloquant la liaison du facteur positif à l'ADN ou en agissant sur des facteurs qui inactivent la structure de la chromatine.

D'autres facteurs inhibiteurs agissent en bloquant directement la transcription, sans bloquer l'action de tout facteur transcriptionnel activateur; et ils diminuent le niveau basal de transcription, à un niveau encore plus bas que celui atteint en l'absence des facteurs d'activation.

Comme les protéines activatrices, les facteurs répresseurs agissent directement ou indirectement avec des facteurs de transcription basaux ou généraux.

Les types

Bien que la plupart des facteurs de transcription soient classés en fonction des caractéristiques ou de l'identité de leurs domaines de liaison à l'ADN, certains, également classés comme facteurs de transcription, n'interagissent pas directement avec l'ADN et sont connus sous le nom de facteurs de transcription. "Indirect".

Facteurs de transcription directe

Ce sont les facteurs de transcription les plus courants. Ils ont des domaines de liaison à l'ADN et peuvent activer ou inhiber l'expression génique en se liant à des régions spécifiques de l'ADN. Ils diffèrent les uns des autres notamment en ce qui concerne leurs domaines de liaison à l'ADN et leur état d'oligomérisation.

Les familles de ce type de facteurs les plus étudiées et reconnues sont:

Helix-Turn-Helix (« helix-turn-helix », HTH)

Ce fut la première famille de facteurs avec des domaines de liaison à l'ADN à être découverte, et il est présent dans de nombreuses protéines eucaryotes et procaryotes. Son motif de reconnaissance se compose d'une hélice α, d'un spin et d'une seconde hélice α.

Ils ont conservé des domaines glycine dans la région du tour ainsi que certains résidus hydrophobes qui aident à stabiliser la disposition des deux hélices dans l'unité HTH.

Homéodomaine

Il est présent dans un grand nombre de protéines régulatrices eucaryotes. Les premières séquences ont été reconnues dans les protéines de régulation du développement de la drosophile. Ce domaine contient un motif HTH pour lier l'ADN et une hélice α supplémentaire, en plus d'un bras N-terminal étendu.

Doigts en zinc

Ils ont été découverts dans le facteur de transcription Xenopus TFIIIA et il a été démontré qu'ils participent à de nombreux aspects de la régulation des gènes eucaryotes. On les retrouve dans les protéines induites par les signaux de différenciation et de croissance, dans les proto-oncogènes et dans certains facteurs de transcription généraux.

Ils sont caractérisés par la présence de répétitions par lots de 30 motifs de doigts de zinc de résidus contenant divers résidus cystéine et histidine.

Récepteurs stéroïdes

Cette famille comprend des protéines régulatrices importantes qui, en plus d'avoir un domaine de liaison aux hormones, possèdent un domaine de liaison à l'ADN et agissent généralement comme activateurs transcriptionnels.

Les domaines de liaison contiennent 70 résidus, parmi lesquels 8 sont des résidus cystéine conservés. Certains auteurs considèrent que ces facteurs pourraient former une paire de doigts de zinc, compte tenu de la présence de deux ensembles de quatre cystéines.

Fermeture de la leucine et hélice-boucle-hélice (" helix-loop-helix")

Ces facteurs de transcription sont impliqués dans la différenciation et le développement et fonctionnent par la formation d'un hétérodimère. Le domaine de fermeture de la leucine est observé dans diverses protéines eucaryotes et est caractérisé par deux sous-domaines: la fermeture de la leucine qui médie la dimérisation et une région basique pour la liaison à l'ADN.

Β motifs de feuille

Ils se trouvent principalement dans les facteurs eucaryotes et se distinguent par leur liaison à l'ADN par des feuillets β antiparallèles.

Facteurs de transcription indirects

Ce type de facteur de transcription exerce ses effets régulateurs sur l'expression génique non par une interaction directe avec l'ADN, mais par des interactions protéine-protéine avec d'autres facteurs de transcription qui interagissent avec l'ADN. C'est pourquoi ils sont appelés «indirects».

Le premier à être décrit était le trans-activateur du virus de l'herpès simplex (HSV) connu sous le nom de VP16, qui se lie au facteur Oct-1 lorsque les cellules sont infectées par ce virus, stimulant la transcription d'un gène spécifique.

Des facteurs de ce type, comme ceux qui se lient à l'ADN, peuvent activer ou réprimer la transcription des gènes, c'est pourquoi ils sont appelés respectivement «coactivateurs» et «corépresseurs».

Régulation

Ces protéines peuvent être régulées à deux niveaux: dans leur synthèse et dans leur activité, qui dépend de différentes variables et de multiples situations.

Régulation de synthèse

La régulation de sa synthèse peut être liée à l'expression tissulaire spécifique de certains facteurs de transcription. Un exemple de ceci peut être le facteur MyoD, synthétisé uniquement dans les cellules musculaires squelettiques et qui est nécessaire à la différenciation de leurs précurseurs de fibroblastes indifférenciés.

Bien que la régulation de la synthèse soit principalement utilisée pour contrôler l'expression des gènes dans des types de cellules et des tissus spécifiques, ce n'est pas la seule façon, car la synthèse des facteurs impliqués dans l'induction de gènes qui participent à la réponse est également régulée. à divers stimuli.

Régulation de l'activité

Un autre mécanisme de régulation des facteurs de transcription est la régulation de leur activité, qui a à voir avec l'activation d'autres facteurs de transcription préexistants qui exercent des effets positifs ou négatifs sur l'activité d'un facteur particulier.

L'activation de ces facteurs «secondaires» se produit généralement par différents mécanismes tels que la liaison au ligand, les altérations des interactions protéine-protéine, la phosphorylation, entre autres.

Rôles et importance

Les facteurs de transcription participent à une grande variété de processus tels que le développement embryonnaire, la croissance et la différenciation, le contrôle du cycle cellulaire, l'adaptation à des conditions environnementales fluctuantes, le maintien de modèles de synthèse de protéines spécifiques aux cellules et tissus, etc.

Dans les plantes, par exemple, ils ont des fonctions importantes dans la défense et dans les événements de réponse à différents types de stress. Il a été déterminé que l'ostéogenèse chez les animaux est contrôlée par des facteurs de transcription, ainsi que par de nombreux autres processus de différenciation de différentes lignées cellulaires.

Compte tenu de l'importance de ces protéines dans les organismes, il n'est pas rare de penser que des altérations de ces éléments régulateurs entraîneront de graves altérations pathologiques.

Dans le cas de l'homme, les pathologies associées aux facteurs de transcription peuvent être des troubles du développement (dus à des mutations provoquant par exemple l'inactivation des facteurs de transcription), des troubles de la réponse hormonale ou des cancers.

Références

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