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Le mystère de la boîte TATA : comment déclenche-t-elle la magie de la transcription des gènes ?
En biologie moléculaire, la boîte TATA, également connue sous le nom de boîte Goldberg-Hogness, est une séquence d'ADN située dans la région promotrice centrale des gènes des archées et des eucaryotes. Il est considéré comme une séquence d’ADN non codante et semble agir comme un élément régulateur. Le nom vient de l'apparition répétée d'adénylate (A) et de thymidine (T) dans sa séquence consensus. La découverte de la boîte TATA est liée aux recherches de David Hogness et Michael Goldberg dans les années 1980, qui ont été les premiers à déterminer cette structure en analysant la séquence du génome de la souris. Depuis qu'elle a été identifiée pour la première fois comme composant des promoteurs eucaryotes en 1978, la boîte TATA a joué un rôle central dans la transcription des gènes.
L'initiation de la transcription se produit généralement dans la boîte TATA, ce qui fait de la boîte TATA un lien important dans le mécanisme de transcription.
La transcription des gènes par l'ARN polymérase II dépend d'un promoteur central régulé par des éléments régulateurs à longue portée tels que des activateurs et des silencieux. Sans régulation transcriptionnelle appropriée, les organismes eucaryotes ne peuvent pas répondre de manière appropriée à leur environnement. Selon la séquence et le mécanisme d'initiation de la boîte TATA, des mutations telles que les insertions, les délétions et les mutations ponctuelles peuvent entraîner des changements phénotypiques ou même provoquer des maladies. Les maladies associées aux mutations de la boîte TATA comprennent le cancer gastrique, l’ataxie spinale cérébelleuse, la maladie de Huntington, la cécité et la β-thalassémie.
Histoire
Découvrir
La boîte TATA a été identifiée pour la première fois en 1978 par le biochimiste américain David Hogness, qui a découvert la séquence avec l'étudiant diplômé Michael Goldberg lors de leurs recherches à l'Université de Bâle en Suisse. L’équipe de recherche a principalement analysé les séquences promotrices des gènes de mouches à fruits, de mammifères et de virus. La boîte TATA se trouve dans les gènes codant pour des protéines transcrits par l'ARN polymérase II.
Histoire de l'évolution
La plupart des études sur la boîte TATA se sont concentrées sur les génomes de levures, d’humains et de mouches à fruits, mais des éléments similaires ont également été découverts chez les archées et les eucaryotes anciens. Chez les espèces archéennes, leurs promoteurs contiennent une séquence riche en AT située environ 24 paires de bases en amont du site de démarrage de la transcription. Cette séquence, appelée à l'origine Box A, est désormais connue pour interagir avec les homologues de la protéine de liaison TATA (TBP) archéenne.
Caractéristiques
Emplacement
La boîte TATA est située à une position spécifique dans la séquence promotrice, et sa position de base varie selon les organismes. Chez les eucaryotes, la boîte TATA est située environ 25 à 30 paires de bases en amont du site de démarrage de la transcription, tandis que chez la levure, elle peut varier entre 40 et 100 paires de bases en amont du site de démarrage de la transcription. Des études récentes ont montré que 40 % des gènes codant le cytosquelette d’actine et l’appareil contractile contiennent une boîte TATA dans leurs promoteurs principaux.
Fonction
La boîte TATA joue un rôle irremplaçable dans le processus de transcription. C'est le site majeur de formation du complexe de préinitiation, la première étape de l'initiation de la transcription chez les eucaryotes. La transcription commence lorsque le facteur de transcription multi-sous-unité II D (TFIID) se lie à la boîte TATA. La protéine de liaison TATA (TBP) lie les biomacromolécules via son segment β antiparallèle, courbant ainsi l'ADN et provoquant son déroulement.
La liaison du TBP à la boîte TATA peut favoriser la liaison d’autres facteurs de transcription et de l’ARN polymérase II, de manière à initier efficacement la transcription.
Dans des types de cellules spécifiques ou au niveau de promoteurs spécifiques, le TBP peut être remplacé par plusieurs facteurs liés au TBP. L’interaction de ces facteurs avec la boîte TATA affecte la transcription des gènes. De plus, les éléments régulateurs à longue portée tels que les activateurs peuvent augmenter l’activité du promoteur, tandis que les silencieux peuvent réprimer l’activité du promoteur.
Mutation
Les mutations dans la boîte TATA peuvent aller des suppressions ou des insertions aux mutations ponctuelles, les effets variant en fonction du gène muté. Ces mutations altéreraient la capacité de liaison du TBP et affecteraient ainsi le phénotype.
Importance cliniqueTechnologie
De nombreuses études sont menées in vitro, ce qui ne peut fournir que des prédictions plutôt qu’un comportement cellulaire en temps réel. Cependant, des études récentes ont détecté une activité de liaison TATA in vivo, ce qui est crucial pour comprendre le rôle de la boîte TATA.
Thérapie contre le cancerAlors que les scientifiques recherchent des cibles moléculaires spécifiques au cancer, le motif de liaison TATA est devenu un centre d’intérêt. Par exemple, certains médicaments peuvent cibler spécifiquement le complexe ADN-TBP, régulant ainsi à la baisse l’initiation de la transcription, ce qui offre de nouvelles idées pour le traitement du cancer.
Dans ce monde riche de la transcription génétique, le rôle de la boîte TATA ne doit sans aucun doute pas être ignoré. Comment régule-t-il précisément l’expression des gènes et favorise-t-il l’adaptation des organismes à l’environnement ?
