La liaison de l’activateur aux séquences régulatricesEdit

Dans les sillons de la double hélice de l’ADN, les groupes fonctionnels des paires de bases sont exposés. La séquence de l’ADN crée ainsi un modèle unique de caractéristiques de surface, y compris des zones de liaison hydrogène possible, de liaison ionique, ainsi que des interactions hydrophobes. Les activateurs ont également des séquences uniques d’acides aminés dont les chaînes latérales sont capables d’interagir avec les groupes fonctionnels de l’ADN. Ainsi, le schéma des chaînes latérales d’acides aminés qui composent une protéine activatrice sera complémentaire des caractéristiques de surface de la séquence régulatrice d’ADN spécifique à laquelle elle a été conçue pour se lier. Les interactions complémentaires entre les acides aminés de la protéine activatrice et les groupes fonctionnels de l’ADN créent une spécificité « d’ajustement exact » entre l’activateur et sa séquence d’ADN régulatrice.

La plupart des activateurs se lient aux sillons majeurs de la double hélice, car ces zones ont tendance à être plus larges, mais certains se lient aux sillons mineurs.

Les sites de liaison des activateurs peuvent être situés très près du promoteur ou à de nombreuses paires de bases. Si la séquence régulatrice est située loin, l’ADN va se boucler sur lui-même (bouclage de l’ADN) afin que l’activateur lié puisse interagir avec la machinerie de transcription au niveau du site promoteur.

Chez les procaryotes, plusieurs gènes peuvent être transcrits ensemble (opéron), et sont donc contrôlés sous la même séquence régulatrice. Chez les eucaryotes, les gènes ont tendance à être transcrits individuellement, et chaque gène est contrôlé par ses propres séquences régulatrices. Les séquences régulatrices où se lient les activateurs se trouvent généralement en amont du promoteur, mais elles peuvent aussi se trouver en aval ou même à l’intérieur des introns chez les eucaryotes.

Fonctions pour augmenter la transcription des gènesEdit

La liaison de l’activateur à sa séquence régulatrice favorise la transcription des gènes en permettant l’activité de l’ARN polymérase. Cela se fait par divers mécanismes, tels que le recrutement de la machinerie de transcription vers le promoteur et le déclenchement de l’ARN polymérase pour continuer dans l’élongation.

RecrutementEdit

Les gènes contrôlés par les activateurs nécessitent la liaison des activateurs aux sites régulateurs afin de recruter la machinerie de transcription nécessaire à la région promotrice.

Les interactions des activateurs avec l’ARN polymérase sont principalement directes chez les procaryotes et indirectes chez les eucaryotes. Chez les procaryotes, les activateurs ont tendance à entrer directement en contact avec l’ARN polymérase afin d’aider à la lier au promoteur. Chez les eucaryotes, les activateurs interagissent surtout avec d’autres protéines, et ce sont ces protéines qui vont ensuite interagir avec l’ARN polymérase.

ProcaryotesEdit

Chez les procaryotes, les gènes contrôlés par les activateurs ont des promoteurs qui sont incapables de se lier fortement à l’ARN polymérase par eux-mêmes. Ainsi, les protéines activatrices permettent de favoriser la liaison de l’ARN polymérase au promoteur. Cela se fait par différents mécanismes. Les activateurs peuvent courber l’ADN afin de mieux exposer le promoteur pour que l’ARN polymérase puisse se lier plus efficacement. Les activateurs peuvent entrer en contact direct avec l’ARN polymérase et la fixer au promoteur.

EucaryotesEdit

Chez les eucaryotes, les activateurs ont une variété de molécules cibles différentes qu’ils peuvent recruter afin de promouvoir la transcription des gènes. Ils peuvent recruter d’autres facteurs de transcription et des cofacteurs qui sont nécessaires à l’initiation de la transcription.

Les activateurs peuvent recruter des molécules appelées coactivateurs. Ces molécules coactivatrices peuvent alors remplir des fonctions nécessaires au début de la transcription à la place des activateurs eux-mêmes, comme des modifications de la chromatine.

L’ADN est beaucoup plus condensé chez les eucaryotes ; ainsi, les activateurs ont tendance à recruter des protéines capables de restructurer la chromatine afin que le promoteur soit plus facilement accessible par la machinerie de transcription. Certaines protéines vont réorganiser la disposition des nucléosomes le long de l’ADN afin d’exposer le site du promoteur (complexes de remodelage de la chromatine dépendant de l’ATP). D’autres protéines affectent la liaison entre les histones et l’ADN via des modifications post-traductionnelles des histones, permettant à l’ADN étroitement enveloppé dans les nucléosomes de se relâcher.

Toutes ces molécules recrutées travaillent ensemble pour finalement recruter l’ARN polymérase sur le site promoteur.

Libération de l’ARN polyméraseEdit

Les activateurs peuvent favoriser la transcription des gènes en signalant à l’ARN polymérase de se déplacer au-delà du promoteur et de progresser le long de l’ADN, initiant le début de la transcription. L’ARN polymérase peut parfois se mettre en pause peu après le début de la transcription, et les activateurs sont nécessaires pour libérer l’ARN polymérase de cet état  » bloqué « . Il existe plusieurs mécanismes pour libérer ces ARN polymérases « bloquées ». Les activateurs peuvent agir simplement comme un signal pour déclencher la poursuite du mouvement de l’ARN polymérase. Si l’ADN est trop condensé pour permettre à l’ARN polymérase de poursuivre la transcription, les activateurs peuvent recruter des protéines capables de restructurer l’ADN afin de supprimer les blocages. Les activateurs peuvent également favoriser le recrutement de facteurs d’élongation, qui sont nécessaires à l’ARN polymérase pour poursuivre la transcription.

Régulation des activateursEdit

Il existe différentes façons de réguler l’activité des activateurs eux-mêmes, afin de s’assurer que les activateurs stimulent la transcription des gènes aux moments et aux niveaux appropriés. L’activité des activateurs peut augmenter ou diminuer en réponse à des stimuli environnementaux ou à d’autres signaux intracellulaires.

Activation des protéines activatricesEdit

Les activateurs doivent souvent être « activés » avant de pouvoir promouvoir la transcription des gènes. L’activité des activateurs est contrôlée par la capacité de l’activateur à se lier à son site régulateur le long de l’ADN. Le domaine de liaison à l’ADN de l’activateur a une forme active et une forme inactive, qui sont contrôlées par la liaison de molécules appelées effecteurs allostériques au site allostérique de l’activateur.

Les activateurs dans leur forme inactive ne sont liés à aucun effecteur allostérique. Lorsqu’il est inactif, l’activateur est incapable de se lier à sa séquence régulatrice spécifique dans l’ADN, et n’a donc aucun effet régulateur sur la transcription des gènes.

Lorsqu’un effecteur allostérique se lie au site allostérique d’un activateur, un changement de conformation du domaine de liaison à l’ADN se produit, ce qui permet à la protéine de se lier à l’ADN et d’augmenter la transcription des gènes.

Modifications post-traductionnellesModifier

Certains activateurs sont capables de subir des modifications post-traductionnelles qui ont un effet sur leur activité dans une cellule. Des processus tels que la phosphorylation, l’acétylation et l’ubiquitination, entre autres, ont été vus comme régulant l’activité des activateurs. En fonction du groupe chimique ajouté, ainsi que de la nature de l’activateur lui-même, les modifications post-traductionnelles peuvent augmenter ou diminuer l’activité d’un activateur. Par exemple, on a constaté que l’acétylation augmente l’activité de certains activateurs par des mécanismes tels que l’augmentation de l’affinité de liaison à l’ADN. D’autre part, l’ubiquitination diminue l’activité des activateurs, car l’ubiquitine marque les protéines pour la dégradation après qu’elles aient rempli leurs fonctions respectives.

SynergyEdit

Chez les procaryotes, une seule protéine activatrice est capable de promouvoir la transcription. Chez les eucaryotes, généralement plus d’un activateur s’assemble au site de liaison, formant un complexe qui agit pour promouvoir la transcription. Ces activateurs se lient de manière coopérative au site de liaison, ce qui signifie que la liaison d’un activateur augmente l’affinité du site pour la liaison d’un autre activateur (ou, dans certains cas, d’un autre régulateur de la transcription), facilitant ainsi la liaison de plusieurs activateurs au site. Dans ces cas, les activateurs interagissent les uns avec les autres de manière synergique, ce qui signifie que le taux de transcription qui est obtenu à partir de plusieurs activateurs travaillant ensemble est beaucoup plus élevé que les effets additifs des activateurs s’ils travaillaient individuellement.