Les gènes comme les phrases ou les mots ont un début et une fin. Lorsqu'ils sont transcrits, des signaux de terminaison indiquent à la polymérase où la lecture doit s'arrêter: l'enzyme se désengage de l'ADN qu'elle est en train de transcrire et libère l'ARN produit. Comme une voiture qui s'arrête à un feu rouge, il est essentiel que les polymérases terminent la transcription au bon moment et au bon endroit car des erreurs de terminaison conduiraient inévitablement à des accidents dans l'expression correcte des gènes. L'équipe de Domenico Libri à l'Institut Jacques Monod décrit dans la revue
Molecular Cell un nouveau mécanisme de terminaison de la transcription qui fonctionne comme un barrage routier pour les polymérases qui "ignorent" les feux rouges.
Figure: Le facteur de transcription Reb1 (rouge) lie l'ADN au niveau des promoteurs où il active la transcription. Ce facteur peut également terminer la progression de l'ARN polymérase II (RNAPII, jaune) par barrage routier ("roadblock"). Les polymérases bloquées par Reb1 sont éliminées via une ubiquitinylation (Ub), ce qui permet la libération des transcrits. La terminaison roadblock fonctionne en cas de fuites aux niveau des terminateurs (feu tricolores), ou pour terminer des événements de transcription "pervasive" ou cachée (gène à droite). Les transcrits libérés (violets), cryptiques (droite) ou dérivés de fuites de terminaison (gauche), sont dégradés par l'exosome. De par sa fonction de terminaison, Reb1 est capable de protéger les promoteurs qu'il lie contre l'interférence transcriptionnelle..
© Domenico Libri
La terminaison de la transcription non seulement définit les limites des gènes, mais elle influence également le devenir de l'ARN produit. Selon la voie de terminaison empruntée et les facteurs impliqués, l'ARN peut être exporté vers le cytoplasme et traduit, comme dans le cas des ARNs messagers, ou rester dans le noyau où il est parfois dégradé. En effet, la terminaison de la transcription sert aussi pour "nettoyer" le génome des polymérases qui transcrivent en dehors des régions dédiées, un phénomène très répandu et qualifié de transcription "pervasive" ou cachée. Les ARNs non codants produits par la transcription cachée sont généralement éliminés par dégradation, dans le noyau ou le cytoplasme, avant de pouvoir "envahir" (et éventuellement interférer avec) les routes empruntées par les ARNs fonctionnels. Ce "nettoyage" est aussi essentiel puisqu'il permet d'éviter qu'un événement transcriptionnel produisant par exemple un ARN non codant, n'interfère avec la production d'un ARN fonctionnel (par exemple codant une protéine). En effet, la transcription au travers du promoteur d'un gène provoque son inactivation par un mécanisme dit d'interférence transcriptionnelle. Des "fuites" au niveau de la terminaison de la transcription sont susceptibles d'envahir et inactiver le gène voisin, un phénomène d'autant plus probable dans un génome compact et très transcrit tel que celui de la levure S.
cerevisiae.
Deux voies de terminaison de la transcription par l'ARN polymérase II ont déjà été décrites chez cette levure, dont l'une plus particulièrement dédiée à la "protection" du génome et à la terminaison de la transcription d'ARNs non codants. L'équipe de Domenico Libri à l'Institut Jacques Monod, vient de mettre à jour un mécanisme de terminaison additionnel qui fait intervenir un facteur de transcription, c'est-à-dire une protéine qui promeut l'initiation de la transcription ! Cette équipe a montré que la protéine Reb1, qui lie l'ADN au niveau des promoteurs de nombreux gènes pour activer leur transcription est également capable de bloquer la progression des polymérases provenant des régions voisines. De ce fait, ce facteur a un double rôle dans la cellule: d'une part il favorise l'activation des gènes, et d'autre part il "protège" le promoteur contre des "invasions" qui sont susceptibles d'altérer son bon fonctionnement. Les polymérases arrêtées par Reb1 sont ensuite éliminées par une voie impliquant l'ajout d'ubiquitine par l'ubiquitine ligase Rsp5 sur l'une des sous-unités (Rpb1), ce qui induit vraisemblablement sa dégradation. L'ARN ainsi libéré est dégradé très rapidement dans le noyau par les mêmes mécanismes que ceux mis en oeuvre dans le "nettoyage" des ARNs produits par la transcription cachée.
Ces "barrages routiers" transcriptionnels sont importants pour préserver l'expression normale des gènes. Les chercheurs ont montré qu'en absence de la protéine Reb1, de nombreux cas de "non respect" des signaux de stop sont observés, pouvant induire des conséquences majeures sur l'expression des gènes voisins.
Cette étude éclaire d'un nouveau jour la façon dont la cellule protège les promoteurs de ses gènes contre une transcription omniprésente et donc potentiellement envahissante et délétère.