The transcription of eukaryotic protein genes is controlled by a plethora of proteins which act together in multi-component complexes to facilitate the DNA dependent RNA polymerase II (Pol II) enzyme to bind to the transcription start site and to generate messenger RNA from the gene's coding sequence. The protein that guides the transcription machinery to the exact transcription start site is called TATA-box Binding Protein, or TBP. TBP is part of two large protein complexes involved in Pol II transcription, TFIID and SAGA. The two complexes share several subunits implicated in the interaction with TBP and contain proteins with structural elements highly homologous to nucleosomal histones. Despite the intensive study of transcription initiation, the mode of interaction of TBP with these complexes and its release upon DNA binding was elusive. In this study we demonstrate the quasi-atomic model of SAGA in complex with TBP. The structure reveals the intricate network of interactions that coordinate the different functional domains of SAGA and resolves a deformed octamer of histone-fold domains at the core of SAGA. This deformed octamer is precisely tuned to establish a peripheral site for TBP binding, where it is protected by steric hindrance against the binding of spurious DNA. Complementary biochemical analysis points to a mechanism for TBP delivery and release from SAGA that requires the general transcription factor TFIIA and whose efficiency correlates with the affinity of DNA to TBP.As the TBP binding machinery is highly similar in TFIID and SAGA, we demonstrated a universal mechanism of how TBP is delivered to gene promoters during transcription initiation.
La transcription des gènes des protéines eucaryotes est contrôlée par une pléthore de protéines agissant de concert sous forme de complexes multi-composants pour faciliter la liaison de l’enzyme ARN polymérase II ADN-dépendante (Pol II) au site d’initiation de la transcription et pour générer un ARN messager à partir de la séquence codante du gène. La protéine qui guide la machinerie de transcription vers le site d’initiation de la transcription est appelée protéine de liaison à la boîte TATA, ou TBP. TBP fait partie de deux complexes protéiques impliqués dans la transcription par la Pol II, TFIID et SAGA. Les deux complexes partagent plusieurs sous-unités impliquées dans l’interaction avec TBP et comportent des protéines présentant des éléments structuraux hautement homologues aux histones nucléosomiques. Malgré l’étude intensive de l’initiation de la transcription, le mode d’interaction de TBP avec ces complexes ainsi que sa libération lors de sa liaison de l’ADN étaient évasifs. Dans cette étude, nous avons déterminé un modèle quasi-atomique de SAGA en complexe avec TBP. La structure révèle le réseau d’interactions qui coordonnent les différents domaines fonctionnels de SAGA et résout un octamère déformé des domaines homologues aux histones au cœur de SAGA. Cet octamère déformé est précisément adapté pour établir un site périphérique de liaison à TBP, où ce dernier est protégé par une inhibition stérique contre la fixation d’un ADN parasite. L’analyse biochimique complémentaire a mis en évidence un mécanisme de libération de TBP de SAGA qui nécessite le facteur de transcription général TFIIA et dont l’efficacité corrèle avec l’affinité de l’ADN pour TBP.Comme le mécanisme de liaison de TBP est très similaire dans TFIID et SAGA, nous avons mis en évidence un mécanisme universel décrivant la manière dont TBP est délivré aux promoteurs de gènes lors de l’initiation de la transcription.
Keywords: ARN messager; Genes; SGA; TBP; Transcription.