Chez les eucaryotes, il existe trois différentes ARN polymérases (ARN pol). Chacune de ces ARN pol est responsable de la transcription d’un type d’ARN : l’ARN pol I transcrit les ARN ribosomiques (ARNr) ; l’ARN pol II transcrit les ARN messagers (ARNm) ; enfin, l’ARN pol III transcrit les ARN de transfert et les petits ARN (ARNt). Toute protéine nécessaire à l’initiation de la transcription est définie comme un facteur de transcription. Plusieurs facteurs de transcription agissent en reconnaissant directement des séquences cis-régulatrices au niveau des régions promotrices des gènes. Cependant, la liaison à l’ADN n’est pas toujours requise pour l’action d’un facteur de transcription. Un facteur de transcription peut ainsi reconnaître un autre facteur de transcription qui lui lie l’ADN directement, ou bien reconnaître directement l’ARN polymérase.

Les facteurs de transcription reconnaissent généralement des petites séquences d’ADN conservées contenues au niveau des promoteurs de leurs gènes cibles. Certains de ces facteurs et de ces séquences sont communs à plusieurs gènes et utilisés de manière constitutive, et d’autres sont spécifiques de gènes et leur activité est régulée.

Les facteurs de transcription qui coopèrent avec l’ARN polymérase peuvent êtres divisés en trois groupes :

L’ARN polymérase II ne peut pas initier la transcription par elle-même, pour cela, elle est dépendante de facteurs auxiliaires (appelés TFIIX, où X est une lettre identifiant des facteurs individuels). L’ARN pol II et ces facteurs auxiliaires constituent ensemble la machinerie transcriptionnelle de base qui est nécessaire à la transcription de tous les gènes de classe II (Figure 1).

L’efficacité et la spécificité avec lesquelles un promoteur de classe II est reconnu dépendent de petites séquences d’ADN, en amont de la boîte TATA, ces séquences sont reconnues par les facteurs de transactivateurs ou inductibles. C’est le cas par exemple des boîtes CAAT, qui jouent un rôle important dans la détermination de l’efficacité d’un promoteur, et elle est reconnue sur différents promoteurs par différents facteurs, comme les facteurs de la famille CTF, les facteurs CP1 et CP2, ou les facteurs C/EBP et ACF. Ces différents facteurs ont également la capacité d’interagir entre eux. La présence de ces facteurs sur un promoteur détermine le taux de transcription du gène cible.

Les facteurs de transcription dits trans-régulateurs sont des protéines particulières produites par d’autres gènes. Ces protéines présentent des caractéristiques structurales communes, avec au moins au minimum deux domaines:

Ce type de protéines comporte des éléments répétitifs avec une forme de doigts de gant. On peut retrouver de nombreux doigts. Ainsi, la protéine Sp1 qui se fixe sur les boîtes GC possède trois doigts de zinc. L’ion Zn2+ sert à stabiliser le motif sous forme de doigt.

Le motif à doigts de zinc comprend le domaine de liaison à l’ADN. Il a été caractérisé dans un premier temps sur le facteur TFIIIA, qui est nécessaire à la transcription des gènes ARNr 5S par l’ARN pol III. Ces protéines tirent leur nom de leur structure, dans laquelle un groupe d’acides aminés conservés lient un ion de zinc. Deux sous-familles de ces protéines sont connues : la famille classique à doigts de zinc et la famille des récepteurs nucléaires.

Une protéine à doigt de zinc comporte typiquement une série de doigts de zinc, dont la séquence consensus pour un doigt est la suivante :

Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X3-Leu-X2-His-X3-His

Le motif tire son nom de la boucle d’acides aminés qui dépasse du site de liaison de l’ion zinc et est décrit comme le doigt Cys2/His2 (Figure 2).

Les doigts sont généralement organisés comme une série de répétitions en tandem allant jusqu’à 9 répétitions qui occupent toute la protéine (comme TFIIIA). Le facteur de transcription général SP1 contient 3 doigts de zinc. La partie C-terminale de chaque doigt de zinc forme des hélices a qui lient l’ADN, et la partie N-terminale forme des feuillets b. La partie non conservée en C-terminal de chaque doigt est responsable de la reconnaissance spécifique de séquences d’ADN au niveau des gènes cibles.

Les récepteurs stéroidiens, qui sont activés par la liaison d’un ligand stéroide (glucocorticoides, hormone thyroide, acide rétinoique), comportent un autre type de structure en “ doigt ”, basée sur une séquence similaire à celle reconnue par l’ion zinc : Cys-X2-Cys-X13-Cys-X2-Cys (Figure 3). Ces doigts, appelés les doigts Cys2/Cys2 sont souvent non-répétés, contrairement aux motifs Cys2/His2. Ils reconnaissent des séquences d’ADN petites et palindromiques.

Les deux glissières à leucine forment une structure en Y, dans laquelle les glissières constituent la tige du Y et les deux régions basiques les deux branches du Y qui lient l’ADN. Ceci est au moins connu pour le domaine structural appelé bZIP. Ceci explique pourquoi les séquences reconnues par ces protéines sont des séquences répétées inversées sans région de séparation. Les glissières peuvent êtres utilisés pour former aussi bien des homo- ou des hétéro- dimères. Ainsi, le facteur C/EBP (qui lie sous forme de dimère la boîte CAAT) comporte 4 répétitions, et les facteurs et , qui hétérodimèrisent pour former le facteur AP-1, comportent 5 répétitions.

Le motif Hélice-Boucle-Hélice ou Helix-Loop-Helix en anglais (HLH) a été identifié sur quelques protéines régulatrices du développement et des gènes eucaryotes qui codent pour des protéines qui lient l’ADN. Les protéines contenant ce domaine ont la capacité de lier l’ADN et de dimériser. Elles ont en commun un motif de 40-50 acides aminés comportant deux hélices alpha séparées par une région de longueur différente en forme de boucle. Ces protéines forment des dimères via l’interaction entre les résidus hydrophobes sur les 2 hélices alpha. La plupart des protéines à domaine HLH contiennent un domaine basique adjacent au domaine HLH, ce domaine basique (b) est nécessaire pour la liaison à l’ADN. Les protéines contenant ce domaine sont appelées les bHLH, comme les facteurs ubiquitaires E12/E47 ou bien les facteurs spécifiques de tissu comme les bHLH myogéniques.