28.0.1. Un aperçu de la synthèse de l’ARN :

La synthèse de l’ARN, ou transcription, est le processus de transcription de l’information de la séquence de nucléotides de l’ADN en information de la séquence de l’ARN. La synthèse de l’ARN est catalysée par une grande enzyme appelée ARN polymérase. La biochimie de base de la synthèse de l’ARN est commune aux procaryotes et aux eucaryotes, bien que sa régulation soit plus complexe chez les eucaryotes. Le lien étroit entre la transcription procaryote et eucaryote a été magnifiquement illustré par les structures tridimensionnelles récemment déterminées d’ARN polymérases représentatives des procaryotes et des eucaryotes (figure 28.1). Malgré des différences substantielles en termes de taille et de nombre de sous-unités polypeptidiques, les structures globales de ces enzymes sont assez similaires, révélant une origine évolutive commune.

La synthèse de l’ARN, comme presque toutes les réactions de polymérisation biologique, se déroule en trois étapes : initiation, élongation et terminaison. L’ARN polymérase remplit de multiples fonctions dans ce processus :

Elle recherche dans l’ADN des sites d’initiation, également appelés sites promoteurs ou simplement promoteurs. Par exemple, l’ADN d’E. coli compte environ 2000 sites promoteurs dans son génome de 4,8 × 106 pb. Comme ces séquences se trouvent sur la même molécule d’ADN que les gènes en cours de transcription, on les appelle des éléments à action cis.

Il déroule une courte portion d’ADN à double hélice pour produire une matrice d’ADN simple brin à partir de laquelle il prend des instructions.

Il sélectionne le ribonucléoside triphosphate correct et catalyse la formation d’une liaison phosphodiester. Ce processus est répété de nombreuses fois alors que l’enzyme se déplace de manière unidirectionnelle le long de la matrice d’ADN. L’ARN polymérase est complètement processive-une transcription est synthétisée du début à la fin par une seule molécule d’ARN polymérase.

Elle détecte les signaux de terminaison qui spécifient où se termine une transcription.

Elle interagit avec des protéines activatrices et répressives qui modulent le taux d’initiation de la transcription sur une large gamme dynamique. Ces protéines, qui jouent un rôle plus important chez les eucaryotes que chez les procaryotes, sont appelées facteurs de transcription ou éléments trans-agissants. L’expression des gènes est contrôlée principalement au niveau de la transcription, comme nous le verrons en détail au chapitre 31.

La réaction fondamentale de la synthèse de l’ARN est la formation d’une liaison phosphodiester. Le groupe 3′-hydroxyle du dernier nucléotide de la chaîne attaque nucléophilement le groupe α-phosphate du nucléoside triphosphate entrant avec la libération concomitante d’un pyrophosphate (voir figure 5.25). Cette réaction est thermodynamiquement favorable, et la dégradation ultérieure du pyrophosphate en orthophosphate verrouille la réaction dans le sens de la synthèse de l’ARN.

La chimie de la synthèse de l’ARN est identique pour toutes les formes d’ARN, y compris l’ARN messager, l’ARN de transfert et l’ARN ribosomal. Les étapes de base qui viennent d’être décrites s’appliquent également à toutes les formes. Leurs processus de synthèse diffèrent principalement au niveau de la régulation, du traitement post-transcriptionnel et de la polymérase spécifique qui y participe.

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