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SBM-1004 (intro à la génétique moléculaire) > 12- Régulation génique au cours de développement et de l'évolution > Flashcards

12- Régulation génique au cours de développement et de l'évolution Flashcards

1
Q

Vrai ou Faux. Les cellules du corps contiennent toutes le même code génétique.

A

vrai

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Q

Vrai ou Faux. Les cellules du corps expriment toutes les mêmes gènes.

A

Faux. Elles expriment à 50% des gènes communs et expriment des gènes spécifiques de type cellulaire.

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3
Q

Quelles sont les 3 stratégies qui existent pour permettre aux cellules génétiquement identiques d’exprimer des gènes distincts?

A
  • Localisation des ARNm
  • Contacts cellules-cellules
  • Diffusion de morphogènes
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4
Q

Expliquez la localisation des ARNm

A
  • La cellule se divise asymétriquement pour former deux cellules qui possèdent des patrons géniques différents.
  • Transportés le long du cytosquelette (filament d’actine ou microtubules).
  • Pour se déplacer, utilisent une protéine adaptatrice qui lie le 3’UTR de l’ARNm et le site de liaison à un composant du cytosquelette (ex. myosine)
  • Ce sont des ARNm qui codent pour des répresseurs.
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5
Q

Expliquez les contacts cellules-cellules

A

Une cellule influence une autre cellule par contact.
Inhibition ou stimulation

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6
Q

Expliquez la Diffusion de morphogènes

A

Le positionnement des cellules dans l’embryon joue un rôle crucial dans leur développement. En fonction de leur position, ils auront une expression génique différente (ex: cellules antérieures de l’embryon de la drosophile vs cellules postérieures).

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7
Q

Vrai ou Faux. Le déplacement des ARNm se fait souvent du pôle + vers le pôle -.

A

Faux. C’est l’inverse. Le filament d’actine est polarisé.

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8
Q

Qu’est-ce qu’un morphogène?

A

Ce sont des molécules “signal” diffusées par des cellules ou des groupes de cellules qui contrôlent l’information de position (où sommes-nous situés dans le corps).

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9
Q

Vrai ou Faux. Plus la cellule réceptrice est près des cellules sécrétrices de morphogènes, plus le signal est faible.

A

Faux. Plus le signal est fort.

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10
Q

Vrai ou Faux. Certains gènes s’expriment même si la concentration en morphogène est moyenne ou faible.

A

Vrai. L’induction de certains gènes est dépendante du niveau d’induction par le morphogène.

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11
Q

Qu’est-ce que la transduction du signal?

A

C’est lorsqu’un ligand qui vient se lier à un récepteur membranaire et qui provoque des changements d’expression de gènes au niveau du noyau de la cellule.

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12
Q

Quels sont les 3 modes principaux de transduction de signal?

A
  1. Via une cascade enzymatique:
    - Modifie des protéines régulatrices nucléaires déjà présentes.
  2. Par relâchement de molécules qui migrent au noyaux:
    - Les protéines régulatrices relâchées migrent jusqu’au noyau.
  3. Par clivage protéolytique de la portion intracytoplasmique du récepteur:
    - La portion intracytoplasmique du récepteur est relâchée et migre jusqu’au noyau.
    - Cette portion influence des protéines régulatrices déjà présentes dans le noyau.
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13
Q

Expliquez quelle stratégie utilise le type cellulaire de S. cerevisiae?

A

Division par bourgeonnement
- Les chromosomes répliqués sont distribués entre les deux cellules.
- La cellule mère sera plus grosse et la cellule fille plus petite.

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14
Q

Vrai ou Faux. Lors de la division cellulaire de S. cerevisiae, la cellule fille pourra se reproduire.

A

Faux. Elle contient beaucoup moins de matériel génétique que la cellule mère. Elle ne peut pas se reproduire par la suite parce que la cellule mère donne juste assez de matériel génétique pour qu’elle poursuive ses activités biologiques, mais pas assez pour qu’elle se reproduise.

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15
Q

Vrai ou Faux. Chez S. cerevisiae, seulement la cellule mère peut faire la commutation de a vers α parce qu’elle exprime le gène HO.

A

vrai

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16
Q

Qu’est-ce que la commutation de type sexuel?

A

Ça permet à une cellule de passer d’un type sexuel (a) à un autre (α).

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17
Q

Chez S. cerevisiae, sous quel gène se trouve le contrôle de la communication de type sexuel ?

A

Gène HO

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18
Q

Comment HO subit la répression transcriptionnelle dans la cellule fille?

A
  • Ash1 (protéine) inhibe la transcription de HO.
  • Les ash1 ARNm se déplacent sur l’actine vers le pôle positif jusqu’à la cellule fille.
  • Une grande concentration de Ash1 dans la cellule fille l’empêche de faire de la commutation de type sexuel. En effet, il n’y a pas assez d’expression génique de HO chez la fille.
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19
Q

Comment se fait le transport de l’ARNm Ash1 de la cellule mère à la cellule fille de S. cerevisiae?

A
  1. La protéine She2 lie spécifiquement le 3’UTR de l’ARNm Ash1.
  2. La protéine She3 lie une molécule de myosine V.
  3. She2 et 3 s’associent ensemble et font le lien entre l’ARNm Ash1 et le filament d’actine.
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20
Q

Expliquez la sporulation chez B. subtilis (contact cellule-cellule). (6)

A
  • B. subtilis peut former des spores quand les conditions environnantes sont hostiles (manque de nourriture, trop de chaleur, radiations,…).
  • Elle copie son matériel génétique.
  • Elle se divise à l’intérieur d’elle-même et se sépare par un septum.
  • Ensuite, une coquille très résistante se forme autour de la cellule fille.
  • Le préspore contient une forme active d’un facteur σ spécifique (σF). L’ARN pol σF transcrit le gène spoIIR qui code pour une protéine transmembranaire SpoIIR qui se loge dans le septum. Un récepteur dans la cellule mère lie SpoIIR, cela active la conversion protéolytique de pro-σE en σE. Ensuite, l’ARN pol σE dirige la transcription des gènes qui mèneront à la mort de la cellule mère. La cellule mère se lyse et la cellule fille (le spore) est libéré
  • Tant que les conditions sont hostiles, il reste sous forme de spore.
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21
Q

Vrai ou Faux. Chez B. subtilis, l’ARN pol σF dirige la transcription des gènes qui mèneront à la mort de la cellule mère.

A

Faux. C’est l’ARN pol σE qui dirige la transcription des gènes qui mènent à la mort de la cellule mère.

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22
Q

Que fait l’ARN pol σF chez B. subtilis ?

A

L’ARN pol σF transcrit le gène spoIIR qui code pour la protéine qui se loge dans le septum.

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23
Q

Expliquez la commutation par Notch (contact cellule-cellule) chez les insectes.

A
  1. Tube neural se forme à partir de l’ectoderme neurogénique qui génère à la fois les cellules épidermiques et les neurones.
  2. Le neurone en développement exprime Delta à sa surface.
  3. Delta lie le récepteur Notch à la surface des cellules épidermiques.
  4. Clivage de la portion intracytoplasmique de Notch (NotchIC).
  5. NotchIC migre au noyau et active Su(H).
  6. Su(H) active la transcription des gènes codant pour les répresseurs des gènes neuronaux.
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24
Q

Expliquez le fonctionnement de Sonic hedgehog (diffusion de morphogène).

A
  1. Les cellules au niveau ventral forment une structure spécialisée, la floorplate. Cette floorplate sécrète du morphogène Sonic Hedgehog (SHH). Cela forme un gradient de SHH dans le tube neural de ventral vers dorsal qui permet la différenciation des cellules. SHH module l’expression de Gli.
  2. SHH inhibe PTCH qui est un inhibiteur de la translocation de Gli au noyau. Cela permet la migration de Gli au noyau.
  3. Gli est un activateur de transcription de gènes différents en fonction de sa concentration. Il permet la différenciation des cellules du tube neural.
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25
Q

Vrai ou Faux. Plus on s’éloigne de la floorplate, moins la concentration en SHH est grande.

A

Vrai

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26
Q

Vrai ou Faux. Gli permet la différenciation des cellules dans le tube neural.

A

Vrai. Parce que dépendamment de sa concentration, il active tel ou tel gène.

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27
Q

Pourquoi la drosophile est le modèle de choix pour étudier l’embryogenèse?

A
  1. Reproduction rapide
  2. Gradient de protéines régulatrices comme mode principal de régulation du développement.
28
Q

Qui est le scientifique qui met des fruits pourris sur le rebords d’une fenêtre du labo pour attirer un insecte à utiliser comme modèle de laboratoire?

A

Thomas Hun Morgan en 1908.

29
Q

Décrivez les étapes de l’embryogenèse de la drosophile. (6 étapes)

A
  1. Fécondantion de l’oeuf mature par le spermatozoïde.
  2. Duplication des noyaux (syncytium)
  3. Les noyaux migrent vers le cortex.
  4. Les noyaux se divisent 3x et entourent la membrane. Les noyaux peuvent donner tous les types cellulaires (totipotentes).
  5. ARNm Nanos de la mère migre de l’antérieur vers le postérieur.
  6. Les noyaux les plus en contact avec l’ARNm Nanos vont se différencier en cellules polaires. Elles donneront naissance aux cellules germinales. Les autres seront des cellules somatiques.
30
Q

Vrai ou Faux. Les noyaux antérieurs de l’embryon de la drosophile vont de différencier en cellules polaires et vont donner naissance aux cellules germinales.

A

Faux. Ce sont les noyaux postérieurs de l’embryon parce que la concentration en ARNm Nanos est plus grande en postérieur.

31
Q

Décrivez la régionalisation dorso-ventrale chez la drosophile.

A
  • Dans l’oeuf non-fécondé, la protéine Dorsal est distribuée uniformément.
  • Dans l’oeuf fécondé, quand les noyaux ont rejoint le cortex, la protéine Dorsal est dans le noyau des cellules ventrales et dans le cytoplasme des cellules dorsales.
  • Le gradient de la protéine Dorsal est régulé par le ligand Spätzle qui se lie au récepteur ToII.
32
Q

Où sont localisés les récepteurs ToII?

A

Localisés sur la partout sur la surface cellulaire extérieure de l’œuf. Mais la concentration de ligand Spätzle est beaucoup plus importante au niveau ventral. Cela permet de concentrer les protéines Dorsal dans les noyaux ventraux.

33
Q

Comment se produit la migration nucléaire ventrale de Dorsal? (3 étapes)

A
  1. Au départ, la protéine Dorsal est couplée à Cactus. Cactus inhibe son import dans le noyau.
  2. La liaison de Spätzle au récepteur ToII active la kinase Pelle qui phosphoryle Cactus, ce qui provoque sa dégradation.
  3. Dorsal peut ainsi migrer vers le noyau.
34
Q

Vrai ou Faux. Au niveau dorsal, Cactus reste complexé à Dorsal.

A

Vrai. Il reste donc dans le cytoplasme.

35
Q

Vrai ou Faux. La kinase Pelle déphosphoryle Cactus ce qui entraîne sa dégradation.

A

Faux. Phosphoryle.

36
Q

Vrai ou Faux. Dorsal lié à Cactus peut migrer dans le noyau.

A

faux

37
Q

Dorsal active la transcription de quels gènes? (3)

A
  • sog
  • rhomboid
  • twist
38
Q

L’activation du gène sog est dépendante de la concentration de Dorsal. Décrivez la.

A

sog est exprimé même dans les cellules où il n’y a pas beauoup de Dorsal parce qu’il possède beaucoup de sites de liaison optimaux de Dorsal.

39
Q

L’activation du gène twist est dépendante de la concentration de Dorsal. Décrivez la.

A

twist est exprimé dans les cellules où il y a beaucoup de Dorsal. Contient 2 sites avec faibles affinité pour Dorsal qui sont remplis à haute concentration de Dorsal seulement.

40
Q

L’activation du gène rhomboid est dépendante de la concentration de Dorsal. Décrivez la.

A

rhomboid est exprimé dans les cellules où il y a une concentration intermédiaire en Dorsal. Contient 1 site de liaison de haute affinité pour Dorsal.

41
Q

Vrai ou Faux. Twist est activé dans les 18 cellules les plus ventrales dans le mésoderme.

A

Vrai. Twist formera le mésoderme.

42
Q

Pourquoi rhomboid et sog sont inactifs dans le mésoderme?

A

En raison de la protéine Snail qui est exprimé dans le mésoderme et inhibe la transcription de rhomboid et de sog. Les gènes rhomboid et sog ont des sites de liaison à Snail.

43
Q

____ est activé à des niveaux intermédiaires de Dorsal dans l’ectoderme neurogénique ventral.
____ est activé à des niveaux faibles de Dorsal dans l’ectoderme neurogénique ventral et dorsal.

A

Rhomboid
Sog

44
Q

Vrai ou Faux. En raison de la présence de la protéine Snail dans le mésoderme, même si les concentrations en Dorsal sont suffisantes, seulement la transcription de twist sera activée.

A

vrai

45
Q

Vrai ou Faux. L’embryon de la drosophile est séparée en segments.

A

vrai

46
Q

Comment la segmentation chez l’embryon de la drosophile est initiée?

A

Par des ARNm localisés aux pôles antérieurs et postérieurs de l’oeuf non fertilisé. 3 ARNm principaux:
1. Bicoid (antérieur)
2. Oskar et nanos (postérieurs)

47
Q

D’où proviennent les ARNm bicoid, oskar et nanos?

A

Ils sont synthétisés par l’ovaire de la mouche maternelle et déposés par des cellules nourricières à l’extrémité antérieure de l’oeuf immature.
- Oskar et nanos seront transportés à l’extrémité postérieure par les microtubules via leur 3’UTR.
- Bicoid a un 3’UTR différent qui ne sera pas transporté par les microtubules. Son 3’UTR n’est pas reconnu par aucune protéine de liaison, alors l’ARNm bicoid reste en antérieur.

48
Q

Vrai ou Faux. L’ARNm bicoid n’a pas de 3’UTR contrairement aux ARNm oskar et nanos. C’est pour cette raison qu’il reste en antérieur.

A

Faux. Son 3’UTR n’est reconnu par aucune protéine de liaison

49
Q

Que contient l’oeuf mature?

A

contient déjà un gradient en ARNm bicoid, oskar et nanos

50
Q

Vrai ou Faux. Plus on avance dans l’oeuf à partir de la tête, moins la transcription de Hunchback sera élevée.

A

Vrai. Sa transcription est activée par des niveaux élevés et intermédiaires de Bicoid.

51
Q

Vrai ou Faux. Oskar inhibe la traduction de hunchback en se liant au 3’UTR de l’ARNm hunchback.

A

Faux. C’est nanos.

52
Q

Vrai ou Faux. Hunchback est essentiel à la subdivision de l’embryon en une série de segments.

A

vrai

53
Q

Décrivez la régulation de hunchback.

A
  • L’ARNm de hunchback est distribué uniformément dans l’oeuf.
  • Bicoid est concentré dans la partie antérieure.
  • Nanos est concentré dans la partie postérieure.
  • La traduction d’hunchback est activée dans la portion antérieure et inhibée dans la portion postérieure. Il se forme un gradient de protéine Hunchback d’antérieur vers postérieur.
54
Q

La protéine Hunchback est un répresseur transcriptionnel de quels gènes?

A

Les gènes “gap”, soient Krüppel, Knirps et Giant.

55
Q

Krüppel est inhibé par une quantité ____ de Hunchback.
Knirps est inhibé par une quantité ____ de Hunchback.
Giant est inhibé par une quantité ____ de Hunchback.

A

élevée
intermédiaire
faible

56
Q

Décrivez le gène eve. (4 choses)

A
  • Il est exprimé en une série de 7 alternances de bandes (parité segmentaire).
  • Chaque parité segmentaire contient des cellules exprimant très fortement eve, séparé par des cellules expriment très peu eve.
  • La séquence codante est de 2 kb.
  • La région régulatrice fait 12 kb et comprend 5 enhancers. 4kb en 5’ - bandes 2,3 et 7 et 8 kb en 3’ - bandes 1,4,5 et 6.
57
Q

Vrai ou Faux. Chaque enhancer du gène eve est différent et indépendant.

A

Vrai. Ils sont séparés par plus d’un kb. Ils sont indépendants en raison de la grande distance qui les sépare. Un n’influence pas l’autre.

58
Q

Qu’est-ce que la répression transcriptionnelle à courte portée?

A

Elle assure l’autonomie des enhancers.
Les répresseurs sur un enhancer n’interfèrent pas avec l’action promotrice d’un activateur dans la région régulatrice du même gène.

59
Q

Vrai ou Faux. La drosophile contient 8 gènes homéotiques organisés en 2 groupes, les complexes Antennapedia et Bithorax.

A

vrai

60
Q

Quel est le rôle des gènes homéotiques?

A

Ils sont responsables de la diversification des différentes parties du corps.

61
Q

Quel est le rôle d’Antennapedia (Antp)?

A

Il contrôle le développement du segment central du thorax (mésothorax). Le mésothorax produit une paire de pattes.

62
Q

Que se passe-t-il lorsqu’il y a une mutation dominante Antp (inversion chromosomique)?

A

Ça met la séquence codante d’Antp sous le contrôle d’un ADN régulateur contrôlant normalement l’expression de gènes dans la région de la tête.
- Il y a formation de pattes sur la tête à la place d’antennes.

63
Q

Quel est le rôle de Ultrabithorax (Ubx)?

A

Il contrôle le développement du segment postérieur du thorax (métathorax).
Il réprime les gènes nécessaires au développement du mésothorax. Donc, réprime Antp.

64
Q

Vrai ou Faux. Antp réprime Ubx dans le métathorax.

A

Faux. Ubx réprime Antp dans le métathorax.

65
Q

Que se passe-t-il chez les mutants fonctionnels de Ubx?

A

Ubx ne réprime plus Antp dans le métathorax et ce dernier se transforme en un second mésothorax.
- Les balancier de la région T3 sont remplacés par une seconde paire d’aile.

SBM-1004 (intro à la génétique moléculaire) (12 decks)

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