12. Régulation de la transcription

Question 1

Que sont les signaux extracellulaires ?

Answer 1

Molécules présentes dans le milieu de croissance de la bactérie, facteurs abiotiques.

Question 2

Les signaux extracellulaires sont transmis par quoi ?

Answer 2

Par des protéines de régulation activatrices/inhibitrices.

Question 3

Ou est-ce que les signaux extracellulaires se lient ?

Answer 3

Ils se lient à l’ADN sur la région promotrice ou près de la région promotrice ou même à proximité du gène criblé.

Question 4

Expliquez ce qui se passe en absence de protéines activatrices.

Answer 4

• La liaison de l’ARN polymérase à de nombreuses régions promotrices est trop rare (niveau basal de transcription, faible).
• Mécanisme courant en absence d’un ou plusieurs des éléments du promoteur.

Question 5

Expliquez ce qui se passe lorsqu’il y a une liaison d’un protéine inhibitrice.

Answer 5

L’opérateur suffit pour empêcher la transcription.

Question 6

Expliquez ce qui se passe lorsqu’il y a une liaison avec une protéine activatrice.

Answer 6

Pour déclencher la transcription, la fonction de cette protéine est d’aider l’ARN polymérase à se lier efficacement au promoteur.

Question 7

Expliquez l’activation de l’isomérisation.

Answer 7

• La transition entre complexe fermé et ouvert est impossible sauf avec l’aide d’une protéine activatrice.
• Ce type de protéine activatrice stimule le changement de conformation de l’ARN polymérase sur le promoteur, ce qui déclenche la transition.

Question 8

Qu’est-ce que le principe de l’allostérie ?

Answer 8

Changement de conformation d’une protéine enzymatique induit par la liaison d’une autre molécule.

Question 9

Que sont les boucles de l’ADN ?

Answer 9

• Ces boucles d’ADN sont nécessaires pour rapprocher une molécule activatrice dont le site de liaison est situé à plusieurs centaines de bases de la région promotrice du gène criblé.
• Ces boucles d’ADN sont également nécessaires pour rapprocher et faire interagir deux protéines de liaison dont les sites de liaison respectifs sont séparés par plusieurs centaines de bases.

Question 10

Quelles sont les deux protéines qui coopèrent pour la boucle de l’ADN ?

Answer 10

Une protéine qui favorise la courbure de l’ADN et la protéine activatrice.

Question 11

Donnez deux exemples de boucles de l’ADN.

Answer 11

1. L’opéron lactose.

2. Ntrc et MerR.

Question 12

Que fait l’opéron Lac ?

Answer 12

Régule le métabolisme du lactose chez E. Coli.

Question 13

Quand est-ce que l’opéron Lac est fortement activé ?

Answer 13

Quand la concentration en lactose est élevée et la concentration en glucose basse.

Question 14

Quels sont les deux protéines de liaison à l’ADN de l’opéron Lac ?

Answer 14

• 1 activateur : CAP.

- 1 répresseur : REP-Lac.

Question 15

Que fait REP-Lac ?

Answer 15

Se lie à l’opérateur Lac qui couvre une partie du promoteur, empêche l’ARN polymérase de se lier à son promoteur.

Question 16

Quelles sont les caractéristiques du promoteur de l’opéron Lac ?

Answer 16

• Ne possède pas d’élément UP.

- Sa séquence -35 n’est pas conservée.

Question 17

Que fait l’activateur CAP ?

Answer 17

• CAP est un dimère qui, une fois lié à son site ADN, se lie également à l’ARN polymérase.
• Recrute l’ARN polymérase à son promoteur, expression maximale de l’opéron Lac.

Question 18

Expliquez le liaisons de CAP et REP-Lac.

Answer 18

Cap possède une région activatrice qui se lie au domaine carboxyterminal de l’hélice alpha (alphaCTD), lui-même connecté à l’ARN polymérase par une tige de liaison flexible.

Question 19

AlphaCTD se lie à quoi ?

Answer 19

1. À l’élément UP (si présent).

2. À CAP et l’ADN voisin (si UP absent).

Question 20

Quel est le mécanisme des liaisons de CAP ?

Answer 20

1. Les homodimères se lient à des sites qui présentent des séquences répétées et inversées.
2. Chacun des 2 monomères forme un motif “hélicealpha-coude-hélicealpha” qui se lie à un “1/2 site”, symétriquement par rapport au centre du site de liaison.
3. Chacune des deux hélices de reconnaissance se loge dans le sillon majeur.
4. Les contacts entre les hélices R de CAP et le sommet des bases de son site de liaison se font par liaisons hydrogènes. L’hélice S interagit avec l’exosquelette de l’ADN, qui stabilise l’hélice R.

Question 21

Quel est le mécanisme de liaisons de REP-Lac ?

Answer 21

REP-Lac est un tétramère qui peut se lier à 2 opérateurs de l’opéron Lac, chacun des 2 liaisons utilise 2 monomères.

Question 22

Quel est le mécanisme de régulation de REP-Lac et CAP ?

Answer 22

1. Compétition entre ARN pol et REP-Lac : expression résiduelle de l’opéron lactose.
2. L’ARN pol se fixe mal : expression basale de l’opéron lactose, l’allolactose inhibe REP-Lac.
3. CAP activé par AMPc.
4. CAP active l’ARN pol : forte expression.

Question 23

Donnez le premier exemple d’un autre facteur sigma.

Answer 23

• La concentration cellulaire du facteur de choc thermique sigma32 augmente lorsque la bactérie est stressée.
• Il remplace le facteur sigma70.
• Les ARN pol sigma32 vont reconnaître les promoteurs de gènes de protection contre les chocs thermiques et activer leur transcription.

Question 24

Donnez un second exemple d’un autre facteur sigma.

Answer 24

• Cascade de régulations lors de l’infection par un phage.
• Le phage SPO1 infecte B. subtilis pour se multiplier jusqu’à lyser sa cellule hôte.
• Oblige l’ARN pol bactérienne à transcrire les gènes du phage et dans un ordre précis.

Question 25

Que font NtrC et MerR ?

Answer 25

• Activent une polymérase déjà fixée à un promoteur, mais inactive en provoquant un changement de conformation de l’ARN polymérase.
• Activent directement (NtrC) ou indirectement (MerR) l’isomérisation de l’ARN polymérase.

Question 26

Quel est le mécanisme des activateurs allostériques ?

Answer 26

1. NtrC interagit directement avec le facteur sigma54 de l’ARN pol.
2. NtrC phosphoryle à son tour l’ARN polymérase grâce à son activité ATPase.

Question 27

Que fait MerR ?

Answer 27

• Active la transcription en tordant la séquence promotrice du gène merT.
• Les séquences -35 et -10 sont séparées par 19pb.
• Donc le facteurs sigma70 de l’ARN pol ne peut ni reconnaître ni se lier correctement au promoteur.
• Cependant, il y a une rotation d’1/4 de tour entre les séquences -35 et -10.

Question 28

Que se passe-t-il en absence de Hg ?

Answer 28

MerR se lie au promoteur et bloque sa torsion. L’ARN pol est également liée symétriquement.

Question 29

Que se passe-t-il en présence de Hg ?

Answer 29

MerR-Hg change de conformation et induit une torsion d’1/4 de tour pour permettre à sigma70 d’être en contact avec la séquence -10.