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Les papillomavirus et la régulation de la transcription

Auteur : Dr. Isabelle BOUALLAGA

Institut Pasteur - Unité "Expression génétique et Maladies", Département de Biologie du Développement, Paris - France.


Chapitre III. La transcription virale.

I. Transcription et cycle viral.

II. La transcription virale peut être régulée par des protéines virales.

III. Les promoteurs précoces sont régulés par des facteurs de transcription cellulaires.

IV. La transcription virale est régulée par la chromatine :

IV.1. Intervention de facteurs architecturaux :

a. HMG-2 induit la formation d’une nucléoprotéine contenant le facteur ZEBRA du virus EBV :


Les facteurs architecturaux sont impliqués dans la formation de structures nucléoprotéiques synergiques telles que les enhanceosomes. Peu de données sont disponibles quant à leur intervention dans la transcription virale. Le système le mieux étudié correspond à l’activation transcriptionnelle du promoteur BHLF-1 du virus EBV médiée par la protéine ZEBRA (Ellwood et al., 1999). La protéine ZEBRA (aussi nommée Z, EB1, Zta) est codée par le gène BZLF-1 du virus d’Epstein-Barr. Elle correspond à un facteur de transcription de 245 acides aminés qui contient un domaine de transactivation, un domaine de dimérisation de type b-ZIP, et un domaine de fixation à l’ADN qui présente des homologies avec celui des membres de la famille AP1 (Chi and Carey, 1993).

Le promoteur BHLF-1 est régulé par une région amplificatrice intergénique de forte activité qui contient 4 sites de fixation pour ZEBRA, 4 sites de fixation pour le facteur de transcription SP1 et une boîte GATAA à la place de la TATA. Ce promoteur répond de façon sigmoïdale à des concentrations croissantes de la protéine ZEBRA en présence d’un extrait de cellules HeLa, ce qui correspond au recrutement synergique du complexe de pré-initiation de la transcription et notamment de TFIID et TFIIA (Chi et al., 1995). Les facteurs architecturaux jouent un rôle essentiel dans la fixation coopérative des facteurs de transcription. Des expériences de protection à la DNase I, effectuées avec les protéines HMG-I(Y) et LEF-1, montrent une fixation aspécifique sur l’ADN n’ayant aucun effet sur la fixation de ZEBRA. Par contre, les protéines HMG-1 et 2 augmentent plus de huit fois la fixation du facteur sur l’ADN. L’effet de stimulation a aussi été démontré par des expériences de transfections. Les facteurs architecturaux HMGB et en particulier HMG-2 permettent donc la formation d’une structure nucléoprotéique capable d’interagir avec le coactivateur CBP et le complexe de pré-initiation de la transcription (Adamson and Kenney, 1999 ; Zerby et al., 1999).


b. Les facteurs architecturaux de la famille HMGA et B interviennent dans la transcription virale :

En parcourant la bibliographie, il est possible d’associer les facteurs HMG à la transcription d’autres virus : HMG-I(Y) (famille HMGA) intervient dans l’activation transcriptionnelle du papovavirus JC via son interaction avec le domaine POU du facteur de transcription Tst-1/Oct-6 (Leger et al., 1995), il augmente la fixation du facteur de transcription SP1 sur le promoteur LAP 2 (Latency-active promoter 2) du virus HSV-1 (French et al., 1996), il renforce la fixation d’ATF-3 sur le site AP1 de la région U5 du promoteur du virus HIV (Henderson et al., 2000), et j’ai pu montrer qu’il était un élément essentiel du complexe activateur du virus HPV18 (Bouallaga et al., 2000). Un élément de la famille HMGB, LEF-1, intervient aussi dans la transcription du virus HIV (Sheridan et al., 1995).

La fixation des facteurs architecturaux étant peu spécifique et souvent associée à un facteur de transcription, leur présence dans les structures activatrices est difficilement observable. D’autres amplificateurs viraux pourraient ainsi être concernés par l’intervention de HMG. Par exemple, la composition nucléotidique des sites de fixation pour les facteurs de transcription NFkB et CREB présents sur l’amplificateur transcriptionnel de CMV, révèle l’existence de régions riches en AT entourant les sites (Figure 22). L’analyse des sites consensus de ces facteurs de transcription ne montre pas cette préférence, elle est donc spécifique de la région. L’amplificateur transcriptionnel de CMV pourrait donc lui aussi être influencé par des facteurs architecturaux tels que HMG-I(Y), via les sites CREB et NFkB, comme ce qui est décrit pour l’amplificateur transcriptionnel de l’interféron b. Peu de données sur cet aspect sont actuellement disponibles, seule une étude implique T160, protéine ayant un domaine HMG-1, dans la réplication de CMV (Gariglio et al., 1997).



Figure 22 : Séquence des sites de fixation pour les facteurs NFkB et CREB du promoteur du virus CMV. Plusieurs régions riches en A/T (rouge), sont retrouvées autour des différents sites de fixation.



IV.2. Nucléosomes et remodelage des génomes viraux :

Les études sur la chromatine ont débuté par l’étude du minichromosome formé par le génome de SV40 (Muller et al., 1978). Le virus SV40 est presque entièrement recouvert par les nucléosomes, excepté une région de 350 pb autour de l’origine de réplication et juste en amont du promoteur tardif (Jakobovits et al., 1980; Saragosti et al., 1980 ). Bon nombre des études concernaient le rôle de la chromatine sur la réplication de SV40, une étude récente impliquant le complexe CHRAC dans l’initiation de la réplication (Alexiadis et al., 1998). L’activation de la transcription étant corrélée à une augmentation de la sensibilité aux DNases, le lien a été fait entre transcription et remodelage de la chromatine (Yaniv and Cereghini, 1986).

Nous avons vu précédemment que la chromatine est un élément essentiel de contrôle de l’expression des gènes. Pour étudier la présence de structures nucléosomiques sur les régions promotrices des gènes étudiés, une digestion enzymatique par des enzymes de restriction ou par d’autres endonucléases (nucléase micrococcale) peut être effectuée sur l’ADN préalablement lié aux protéines par un pontage covalent au formaldéhyde. La présence de nucléosome diminue l’accès des enzymes à l’ADN, il n’y a donc pas de digestion enzymatique, alors qu’un remodelage de la chromatine (déplacement des histones ou relachement) augmente les coupures (Gross and Garrard, 1988). Cette technique, appliquée à la LTR du virus HIV intégré au génome cellulaire a montré la présence de deux nucléosomes, l’un en 5’ de U3, résistant aux nucléases, le deuxième sur la jonction R-U5, moins résistant aux nucléases (el Kharroubi and Martin, 1996). Lors de l’activation du promoteur par Tat, la région protégée en aval du promoteur (R-U5) est plus sensible aux nucléases, ce qui suggère un remodelage du nucléosome (El Kharroubi et al., 1998). Ce remodelage est dépendant des séquences NFkB et SP1, mais aussi de Tat, qui recrutent les acétyltransférases. La protéine architecturale LEF-1 serait aussi impliquée dans le remodelage de la chromatine du virus HIV, à la fois par son activité de courbure de l’ADN (domaine HMG), mais aussi par son domaine transactivateur (Sheridan et al., 1995).

D’autres données peuvent être rassemblées pour d’autres virus, sans que toute la chaîne activatrice soit décrite. Par exemple, EBNA-2 du virus EBV, active la transcription du gène LMP2A, via son interaction avec le facteur de transcription RBP-Jk/CBF1 (Henkel et al., 1994; Waltzer et al., 1994 ). EBNA-2 interagit aussi avec hSNF5/ INI1, un des membres du complexe de remodelage SWI-SNF, et le positionne sur la région promotrice de LMP2A (Wu et al., 2000). Un article a aussi décrit une compétition entre la réplication de SV40 et la transcription de CMV via le promoteur des gènes immédiats précoces (MIEP), impliquant les complexes de remodelage (Chen et al., 2000). La chromatine semble donc être un régulateur transcriptionnel aussi important pour les gènes viraux que pour les gènes cellulaires.


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