Mécanisme d'action du facteur de transcription, types, fonctions

UN Le facteur de transcription Il s'agit d'une protéine "accessoire" régulative nécessaire à la transcription génétique. La transcription est la première étape de l'expression génétique et implique le transfert d'informations contenues dans l'ADN à une molécule d'ARN, qui est ensuite traitée pour donner naissance à des produits gènes.

L'ARN polymérase II est l'enzyme en charge de la transcription de la plupart des gènes eucaryotes et produit, en plus de quelques petits ARN, les ARN messager qui seront ensuite 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 "Clôture de leucine" (Source: I, Splette [CC BY-SA 3.0 (http: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0 /)] 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», à la fois chez les eucaryotes et dans les procaryotes et les arches, qui sont impliquées dans la régulation de la transcription génétique spécifique aux tissus (dans les organismes multicellulaires ) ou dans la régulation de l'activité des gènes en réponse à divers stimuli.

Ces facteurs de transcription sont des effecteurs d'une grande importance et peuvent être trouvés pratiquement dans tous les organismes vivants, car ils représentent la principale source de régulation de l'expression génétique.

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 d'autres produisent les effets stimulants ou inhibiteurs.

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

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Mécanisme d'action

Afin d'exercer leurs fonctions, les facteurs de transcription doivent être en mesure de reconnaître et de rejoindre spécifiquement une séquence d'ADN particulière pour influencer positivement ou négativement la transcription de ladite région de l'ADN.

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

Le processus est donné par plusieurs étapes consécutives:

- Union du facteur de transcription général TFIID à une séquence de timina (t) répétée et d'adénine (a) dans le gène connu sous le nom de «la boîte Tata» Cela provoque une distorsion de l'ADN nécessaire à l'union d'autres protéines à la région du promoteur.

- Assemblée postérieure d'autres facteurs généraux (tfiib, tfiih, tfih, tfiie, tfiif, etc.) et de l'ARN polymérase II, formant ce qu'on appelle le Complexe d'initiation de la transcription.

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

Activation et répression de la transcription

Comme mentionné, les facteurs de transcription "non généraux" peuvent réguler l'expression des gènes, que ce soit positivement ou négativement.

Activation

Certaines de ces protéines contiennent, en plus des domaines structurels de l'union de l'ADN, d'autres raisons appelées domaines d'activation, qui sont riches en résidus d'acide acide, à la glutamine ou aux résidus de proline.

Ces domaines d'activation interagissent avec les éléments du complexe de facteurs de transcription généraux ou avec des molécules coactivantes apparentées qui interagissent directement avec le complexe. Cette interaction entraîne la stimulation de l'assemblage du complexe transcriptif ou de l'augmentation de son activité.

Répression

La plupart des facteurs de transcription inhibent la transcription lorsqu'ils interfèrent avec l'activité des facteurs de transcription qui agissent positivement, bloquant son effet stimulant. Ils peuvent travailler en bloquant l'union du facteur positif à l'ADN ou en agissant sur les facteurs qui inactivent la structure de la chromatine.

D'autres facteurs inhibiteurs agissent directement bloquant la transcription, sans bloquer l'action d'un facteur transcriptionnel activateur; et diminuer le niveau basal de transcription, à un niveau encore inférieur à celui obtenu en l'absence de facteurs d'activation.

Comme l'activation des protéines, les facteurs de réprimation agissent directement ou indirectement avec des facteurs de transcription basaux ou généraux.

Gars

Bien que la plupart des facteurs de transcription soient classés en fonction des caractéristiques ou de l'identité de leurs domaines d'union d'ADN, certains, également classés comme facteurs de transcription, qui n'interagissent pas directement avec l'ADN et sont appelés facteurs de transcription "indirects".

Facteurs de transcription directes

Ce sont les facteurs de transcription les plus courants. Ils ont des domaines d'union d'ADN et peuvent activer ou inhiber l'expression des gènes au moyen de leur union à des régions d'ADN spécifiques. Ils diffèrent les uns des autres, en particulier en ce qui concerne leurs domaines d'union d'ADN et leur état d'oligomérisation.

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

Helix-Gutero-Hélice ("Hélice-tour-hélice», Hth)

Il s'agissait de la première famille de facteurs avec des domaines syndicaux d'ADN qui a été découvert, et est présent dans de nombreux eucaryotes et procaryotes. Sa raison de reconnaissance consiste en une hélice α, un tour et une deuxième hélice α.

Ils ont conservé des domaines de glycine dans la région du virage et aussi certains déchets hydrophobes qui aident à stabiliser la disposition des deux hélices dans l'unité HTH.

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 Homéodominium

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

Doigts de zinc

Ont été découverts dans le facteur de transcription tfiiia de Xenopus Et il a été démontré qu'ils participent à de nombreux aspects de la régulation génétique eucaryote. Ils se trouvent dans les protéines induites par des signaux de différenciation et de croissance, chez les protooncogènes et dans certains facteurs de transcription généraux.

Ils se caractérisent par la présence de répétitions dans un lot de motifs de zinc de 30 déchets qui contiennent plusieurs déchets et déchets d'histidine.

Récepteurs stéroïdes

Cette famille comprend des protéines régulatrices importantes qui, en plus d'avoir un domaine pour l'union des hormones, ont un domaine de l'union d'ADN et agissent généralement comme des activateurs transcriptionnels.

Les domaines syndicaux contiennent 70 déchets, parmi lesquels 8 sont retenus des résidus de cystéine. Certains auteurs considèrent que ces facteurs pourraient former une paire de doigts de zinc, étant donné la présence de deux jeux à quatre cystein.

Leucina et la fermeture de l'hélique-bucle-hérisson ("Hélice-boucle-hélice ")

Ces facteurs de transcription sont impliqués dans la différenciation et le développement et fonctionnent pour la formation d'un hétérodimère. Le domaine de fermeture de la leucine est observé dans divers eucaryotes et se caractérise par deux sous-domaines: la fermeture des leucines qui mesurent la dimérisation et une région de base pour l'union avec l'ADN.

Raisons β raisons           

Ils se trouvent principalement dans les facteurs eucaryotes et le distringous.

Facteurs de transcription indirects

Ce type de facteurs de transcription exerce ses effets régulateurs sur l'expression génétique non pas par son 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 "indirect".

Le premier à décrire a été le trans-activateur du virus de "Herpès simple " (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.

Les facteurs de ce type, comme ceux qui se lient à l'ADN, peuvent activer ou réprimer la transcription des gènes, de sorte qu'ils sont appelés "coercitivateurs" et "corrigés", respectivement.

Régulation

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

Régulation de synthèse

La régulation de sa synthèse peut être liée au tissu d'expression spécifique à certains facteurs de transcription. Un exemple de cela peut être le facteur myoD, synthétisé uniquement dans les cellules musculaires squelettiques et est nécessaire pour la différenciation de ses fibroblastes indifférenciés.

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Bien que la régulation de la synthèse soit fondamentalement utilisée pour le contrôle de l'expression génétique dans des types de cellules et des tissus spécifiques, ce n'est pas le seul moyen, car la synthèse de facteurs impliqués dans l'induction de gènes participant à la réponse est également régulé à plusieurs stimuli.

Régulation des activités

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

L'activation de ces facteurs "secondaires" se produit généralement à travers différents mécanismes tels que l'union du ligand, les altérations des interactions protéine-protéine-protéine, la phosphorylation, entre autres.

Fonctions et importance

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

Dans les plantes, par exemple, ils ont des fonctions importantes pour la défense et en 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 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 les altérations de ces éléments régulatrices provoqueront de graves altérations pathologiques.

Dans le cas des humains, les pathologies associées à des facteurs de transcription peuvent être des troubles du développement (en raison de mutations qui produisent une inactivation de facteurs de transcription, par exemple), des troubles dans la réponse hormonale ou les cancers.

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