Différentes étapes de la régulation de l'expression

L’expression génique peut être régulée à presque toutes les étapes, du gène à la protéine. La transcription est l’étape la plus couramment régulée. Cela implique la liaison des protéines à de courtes séquences régulatrices de l’ADN. Cette association peut soit favoriser soit inhiber la transcription d’un gène associée à la séquence respective.

La transcription entraîne la génération d’un précurseur (pré-ARNm) composé à la fois d’exons et d’introns, qui nécessite un traitement supplémentaire avant d’être traduit en une protéine. Cela se produit par l’épissage de l’ARNm, qui implique l’élimination des régions non codantes et la fusion des régions codantes. Le traitement de l’ARNm peut également être utilisé comme mécanisme de régulation par le biais de la variation des schémas d’épissage tels que le saut de certains exons, l’épissage alternatif et l’inclusion d’introns. 

L’ajout d’une queue poly-A à l’extrémité 3’ et une coiffe en 5’ pour produire l’ARNm mature sont également des points régulateurs pendant le traitement de l’ARN. La régulation se produit par la variation du signal de polyadénylation, qui détermine où la queue poly-A sera ajoutée sur l’ARNm.  Dans certains cas, plusieurs signaux poly-A sont présents sur l’extrémité 3’ qui changeront la longueur de la région 3’ non traduite, mais le produit protéique final sera le même. Cependant, la stabilité et le potentiel de traduction des variants d’ARNm peuvent différer, ce qui peut altérer la quantité de protéine produite. Dans d’autres cas, un signal poly-A supplémentaire est présent sur l’intron ou l’exon dans la séquence du gène, ce qui peut entraîner une variation des sites d’épissage pour la polyadénylation et entraîner différentes protéines du même brin de pré-ARNm. L’ajout de la coiffe 5& #8217;, qui est composée de guanosine méthylée, est régulé par deux mécanismes.  L’une implique la régulation des méthyltransférases qui ajoutent le groupe méthyle à la guanosine, et l’autre passe par la régulation des voies de signalisation cellulaire qui conduisent à la méthylation.

Ensuite, l’ARNm mature doit être transporté du noyau au cytoplasme à travers des complexes de pores nucléaires (NPC) pour être traduit. Ceci est régulé par l’ARNm pour former un complexe, connu sous le nom de ribonucléoparticule, avec des protéines de liaison à l’ARN. Les PNJ permettent uniquement aux ARNm présents dans le complexe de passer dans le cytoplasme. Une fois qu’un ARNm entre dans le cytoplasme pour la traduction, il peut être ciblé individuellement ou en tant que partie d’un groupe par le biais de régulations spécifiques, ou il peut subir une régulation commune avec tous les autres ARNm du cytoplasme. Dans une régulation spécifique, des éléments agissant en particulier sur les trans, comme les protéines et différents types d’ARN, régulent la transcription. Dans la régulation générale, les protéines impliquées dans la machinerie de traduction sont activées ou inhibées, ce qui affecte à son tour la traduction de tous les transcrits. Le mécanisme de régulation de la traduction le plus courant est la modification du facteur d’initiation de la traduction.

L’expression des gènes peut également être régulée par des modifications post-traductionnelles, où une modification réversible catalysée par une enzyme peut altérer la fonction d’une protéine. Une modification post-traductionnelle courante est la phosphorylation, qui est réalisée par des enzymes connues sous le nom de kinases. La déphosphorylation des protéines, quant à elle, est réalisée par des protéines appelées phosphatases. La phosphorylation d’une protéine peut entraîner son activation ou sa désactivation et altérer sa fonction.