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SBM-1004 (intro à la génétique moléculaire) > 5- Régulation De La Transcription Chez Les Procaryotes > Flashcards

5- Régulation De La Transcription Chez Les Procaryotes Flashcards

1
Q

Où est initiée la transcription chez les procaryotes?

A

Au niveau du promoteur.l

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Q

Vrai ou Faux. L’expression des gènes est contrôlée par des signaux extracellulaires (milieu de culture).

A

Vrai

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3
Q

Que sont les régulateurs?

A

Protéines qui reconnaissent des sites situés près ou dans les gènes et s’y lient pour contrôler leur expression. Peuvent être activateurs ou répresseurs.

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4
Q

Quel est le principal niveau de régulation de la traduction chez les procaryotes? Pourquoi c’est principalement à cette étape?

A

Lors de l’initiation de la transcription. Parce qu’il n’est pas utile de transcrire un gène qui ne servira pas.

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5
Q

Pourquoi la régulation de la transcription ne se fait pas seulement au niveau de l’initiation?

A
  • Si on a x transcrits et on veut en transcrire 70%
  • Si par exemple, on veut qu’une protéine soit produite immédiatement quand l’inhibition est levée, on stoppe la production à l’étape de la traduction.
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6
Q

Vrai ou Faux. L’ARN polymérase se lie sur les promoteurs avec une faible affinité lorsque ses protéines régulatrices ne sont pas présentes.

A

Vrai

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7
Q

Quelle est l’étape limitante au niveau basal de transcription?

A

La liaison de l’ARN pol au promoteur.

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8
Q

Vrai ou Faux. Aussitôt que l’ARN pol se lie sur les promoteurs, elle commence la transcription.

A

Vrai

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9
Q

Que se produit-il lorsqu’un répresseur se lie sur un site recouvrant en partie le promoteur (l’opérateur)?

A

Le represseur agit par encombrement.
- Empêche l’ARN pol de se lier au promoteur
- Réprime la transcription

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10
Q

____ aide l’ARN pol à se fixer à son ____. Celui-ci intéragit avec l’ARN pol pour le rapprocher du ____. Il s’agit d’un mécanisme de ____ et un exemple de ____ ____.

A

L’activateur
Promoteur
Promoteur
Recrutement
Liaison coopérative

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11
Q

Vrai ou Faux. La liaison d’un ligand sur un site régulateur peut agir sur l’ADN ou sur l’ARN pol, mais aussi sur le régulateur.

A

Vrai

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12
Q

Quelles sont les deux conformations possibles du régulateur?

A
  1. Régulateur liant l’ADN (actif)
  2. Régulateur ne pouvant pas lier l’ADN (inactif)
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13
Q

Vrai ou Faux. La régulation positive ne peut se faire que par recrutement ou par allostérie.

A

Faux. Elle peut se faire autrement. Par exemple, il existe un activateur qui permet l’échappement efficace vers l’étape d’élongation.

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14
Q

De quelle manière se fait la régulation négative?

A

Elle peut se faire via l’inhibition de la formation du complexe ouvert ou via l’échappement du promoteur.

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15
Q

Vrai ou Faux. Les régulateurs ont leurs sites de liaison toujours près du promoteurs. Expliquez

A

Faux. Ils peuvent aussi être distants. L’ADN va former des boucles (qui peuvent contenir plus que 1kb) pour rapprocher les deux sites de liaison.

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16
Q

Quel est le rôle de la DNA-bending protein?

A

Elle permet la liaison entre l’activateur et la ARN pol même s’ils sont situés à 1 kb de distance en courbant l’ADN.

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17
Q

Vrai ou Faux. Des groupes de régulateurs peuvent se lier de façon coopérative.

A

Vrai. 2 régulateurs ou plus peuvent intéragir entre eux ou avec l’ADN. Certains gènes sont actifs lorsque plusieurs régulateurs sont présents simultanément.

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18
Q

Les régulateurs peuvent agir : (4)

A
  • De façon coopérative
  • Au promoteur ou à distance du promoteur
  • En aidant/empêchant l’ARN pol de se lier à l’ADN
  • En activant/inactivant l’ARN pol déjà liée à l’ADN par allostérie.
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19
Q

Que nécessite la bactérie pour survivre?

A

Du carbone

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20
Q

Quelle est la source primaire d’énergie chez les procaryotes?

A

Le glucose

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21
Q

Que se passe-t-il si la bactérie manque de glucose dans son environnement?

A

Elle doit se trouver une autre source de carbone par exemple en métabolisant le lactose.

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22
Q

Qu’est ce qui détermine l’expression des gènes de la bactérie?

A

Son environnement

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23
Q

Le lactose est convertit en ____ et en ____.

A

glucose
galactose

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24
Q

Que veut dire polycistronique?

A

La transcription par l’ARN pol donne un seul ARNm qui contient 3 gènes.

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25
Q

Sur le génome d’E. coli quels sont les 3 gènes lac adjacent qui composent l’opéron lac.

A

LacZ, lacY et lacA.

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26
Q

L’opérateur de l’opéron lac chevauche le promoteur, ainsi lorsqu’un répresseur vient se lier, on parle d’…

A

Encombrement

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27
Q

Définissez lacZ.

A

Code pour la β-galactosidase qui est l’enzyme qui coupe le lactose en galactose et en glucose.

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28
Q

Définissez lacY.

A

Code pour la lactose perméase qui est une protéine transmembranaire qui importe le lactose dans la cellule. En même temps de faire entrer le lactose, elle importe des thiogalactosides toxiques pour la cellule.

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29
Q

Définissez lacA.

A

Code pour la thiogalactoside transacétylase qui débarasse la cellule des thiogalactosides.

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30
Q

Dans quelles conditions la cellules a-t-elle besoin de produire les gènes lac? (2)

A
  1. Un manque de glucose. S’il y en a, elle n’aura pas besoin de dégrader le lactose, il n’y aura pas d’avantage à transcrire l’opéron lac.
  2. Présence de lactose
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31
Q

Quelles deux protéines régulatrices sont impliquées dans la transcription de l’opéron lac?

A
  1. CAP (activateur): Se lie sur le site CAP quand il y a une carence en glucose.
  2. Répresseur lac Il: Il est codé par lac I. Il est lié à l’opérateur quand il n’y a pas de lactose et se décroche lorsqu’il y en a.
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32
Q

Que se passe-t-il quand il n’y a pas de glucose ni de galactose dans l’environnement de E. coli?

A

Le CAP se lie au site CAP et le répresseur se lie à l’opérateur. L’ARN polymérase ne pourra jamais se lier parce que le répresseur a gagné la compétition.

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33
Q

Vrai ou Faux. L’ARN polymérase a une meilleure affinité pour le promoteur que le répresseur pour l’opérateur.

A

Faux. C’est le contraire.

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34
Q

En absence de CAP, l’ARN pol se lie ____ sur le ____ de lac.

A

faiblement
promoteur

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35
Q

Vrai ou Faux. Les promoteurs contrôlés par des activateurs possèdent un élément UP. Expliquez

A

Faux. L’élément UP est absent, c’est pourquoi l’ARN pol se lie faiblement au promoteur sans activateur.

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36
Q

Où se lie CAP?

A

60 pb en amont du site d’initiation sur le site CAP.

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37
Q

L’élément UP est absent dans le promoteur lac. Le domaine CTD se lie à quelle structure?

A

Le domaine CTD se lie au CAP qui est lié au CAP site.

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38
Q

Vrai ou Faux. Normalement, la liaison d’un régulateur à l’ADN ne change pas la structure de l’ADN.

A

vrai

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39
Q

Quand retrouvons-nous CAP sous sa forme active?

A

Quand l’AMPc est présente, CAP se trouve sous sa forme active

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40
Q

Vrai ou Faux. CAP est sous sa forme active quand l’AMPc est absent.

A

Faux. C’est quand l’AMPc est présent qu’elle est sous sa forme active.

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41
Q

Si la concentration en glucose diminue, que se passe-t-il avec la concentration de l’AMPc? Cela entraîne quoi?

A

La concentration en AMPc augmente donc CAP se lie et active les gènes Lac

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42
Q

CAP peut-il être régulé par allostérie?

A

Oui, en présence d’AMPc

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43
Q

Quelles sont les caractéristiques de l’opérateur lac? (3)

A
  • Symétrique
  • Séquence de 21 pb
  • Reconnu par 2 sous-unités du répresseur lac
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44
Q

Quels sont les principes généraux des régulateurs bactériens? (3)

A
  • Se lie sous forme d’homodimères
  • Chaque monomère se lie sur chaque demi-site
  • La reconnaissance des séquences spécifiques d’ADN se fait par une structure secondaire ( hélice-coude-hélice)
45
Q

De quoi est formé la structure secondaire hélice-coude-hélice des régulateurs bactériens? (3)

A
  • 2 hélices α
  • 1 hélice de reconnaissance qui s’insère dans le grand sillon
  • 1 hélice qui se positionne en travers du grand sillon et interagit avec le squelette de l’ADN. Elle stabilise et positionne correctement l’hélice de reconnaissance.
46
Q

Vrai ou Faux. Le répresseur lac est un homodimère.

A

Faux. C’est un tétramère.

47
Q

Chaque opérateur lac est en contact avec combien de sous-unités du répresseur lac?

A

Ils sont en contact avec 2 sous-unités chacun. Les deux monomères restant vont se lier sur l’un des 2 autres opérateurs distants, soit celui 400 pb en aval ou celui 90 pb en amont de l’opérateur primaire.

48
Q

Combien d’opérateurs lac retrouvons-nous sur le brin d’ADN?

A

3

49
Q

Vrai ou Faux. La répression exercée par les répresseurs lac est double parce qu’ils se lient à deux opérateurs lac à la fois.

A

vrai

50
Q

Décrivez l’allostérie exercée sur le répresseur lac.

A

Le lactose se lie sur le répresseur lac ce qui induit un changement de conformation. Le répresseur lac ne peut plus lier l’opérateur et donc ne peut plus inhiber la transcription de l’opéron lac.

51
Q

Comment le lactose entre dans la cellule au départ, avant la production de lactose perméases?

A

Il va entrer dans la cellule par diffusion très lente.

52
Q

Vers quelle source de carbone se tourne E. coli s’il n’y a plus de glucose ni de lactose?

A

Vers le galactose.

53
Q

Dans quelles conditions les gènes gal sont-ils exprimés? (2)

A
  • En présence de galactose
  • En absence de glucose
54
Q

Quel est le répresseur des gènes gal?

A

GalR

55
Q

Vrai ou Faux. Un même régulateur peut agir sur différents gènes qui utilisent le même signal extracellulaire.

A

Vrai. C’est le cas de la régulation positive par CAP des gènes lac et gal!

56
Q

Quel est l’action de GalR?

A

Il retient l’ARN polymérase en empêchant la transition du complexe fermé au complexe ouvert

57
Q

Vrai ou Faux. En absence de glucose, le régulateur CAP est toujours lié au site CAP.

A

Vrai. On a 1 régulateur pour 1 signal.

58
Q

Décrivez le contrôle combinatoire.

A

Un régulateur communique un signal commun (ex. CAP) et l’autre signal est amené par un régulateur spécifique de gène (ex. galR pour gal et le répresseur lac pour lac).

59
Q

Par quoi sont reconnus la majorité des promoteurs d’E. coli et le promoteur lac?

A

reconnus par σ70

60
Q

Nommez une manière de réguler l’expression des gènes chez les procaryotes

A

Une manière de réguler l’expression des gènes est de remplacer le σ70 par d’autres σ pour diriger l’ARN pol vers d’autres promoteurs.

61
Q

Quel est le facteur de choc thermique chez E. coli et quel est son rôle?

A

σ32.
Il va remplacer σ70 dans plusieurs ARN pol. Les ARN pol qui portent σ32 vont se diriger vers la transcription de gènes qui protègent la cellule des effets du choc thermique.

62
Q

Quels sont les 2 mécanismes qui augmentent σ32?

A
  1. Stimulation de la traduction des ARNm déjà présents qui codent pour σ32. On a juste besoin de traduire ces ARNm en protéine pour se protéger contre les chocs thermiques.
  2. Stabilisation transitoire de la protéine.
63
Q

Qu’est-ce qu’un bactériophage?

A

C’est un virus qui infecte une bactérie.

64
Q

Que fait le bactériophage SP01?

A

Il infecte Bacillus subtilis. Ne fait seulement que de la croissance lytique. Le bactériophage SP01 va faire une infection séquentielle en utilisant différents σ. Au départ, σ70, après σ28 et finalement σ34. L’ARN polymérase σ34 va venir s’associer au promoteur.

65
Q

Donnez des exemples d’allostérie de protéines régulatrices.

A
  • Lactose qui change la confrmation du répresseur lac.
  • AMPc qui change la conformation de CAP.
66
Q

Par quoi peut-être provoquée l’allostérie?

A

par les régulateurs comme NtrC ou MerR

67
Q

Expliquez comment les régulateurs NtrC et MerR régulent l’allostérie.

A

Ils activent la transcription par allostérie plutôt que par recrutement. L’ARN pol liée sur le promoteur est inactive. C’est l’activateur qui induit un changement allostérique de ce complexe pour le rendre actif.

68
Q

Quel est le mode d’action de NtrC?

A

L’activateur NtrC lie l’ADN si le niveau d’azote est faible. En fait, NtrB phosphoryle NtrC, ce qui entraîne son changement de conformation et démasque son domaine de liaison à l’ADN qui est situé à 150 pb en amont du promoteur. NtrC active l’ARN polymérase σ54 qui transcrit le gène glnA responsable de la protection. NtrC a une activité ATPase, donc fournit l’énergie nécessaire pour changer la conformation de l’ARN pol ce qui entraîne la formation du complexe ouvert.

69
Q

Quel est le mode d’action de MerR?

A

MerR lie une séquence entre -10 et -35 du promoteur du gène merT. La distance entre les régions du promoteur est longue de 19 pb au lieu des 15-17 pb classiques, ce qui fait en sorte que l’ARN pol peut très peu se lier, donc pas de transcription. En présence de mercure, MerR subit un changement conformationnel qui forme une torsion de l’ADN au centre du promoteur. La région -10 et -35 retrouve de nouveau une configuration normale pour l’ARN pol σ70.

70
Q

À quoi sert le gène merT?

A

Il sert à se défendre contre le mercure

71
Q

Quels sont les critères pour l’expression des gènes pour le métabolisme de l’arabinose? (2)

A
  • Présence d’arabinose
  • Absence de glucose
72
Q

Comment se nomme le promoteur qui dirige l’expression des gènes du métabolisme de l’arabinose?

A

araBAD

73
Q

Quels sont les deux activateurs de la transcription des gènes du métabolisme de l’arabinose?

A
  1. CAP
  2. AraC
74
Q

Vrai ou Faux. AraC peut être un activateur et un répresseur. Expliquez

A

Vrai. Quand 2 arabinoses se lient aux AraC, l’ARN pol s’active. Mais lorsqu’il n’y a pas d’arabinose c’est un répresseur, les AraC vont former une boucle. C’est un processus d ‘antiactivation

75
Q

Qu’est-ce que le bactériophage λ?

A

C’est un virus qui infecte E. coli. Le virus peut soit entrer en lyse ou rester en lysogénie.

76
Q

Qu’est-ce que la croissance lytique?

A
  • Nécessite la réplication de l’ADN.
  • Synthèse de nouvelles protéines enveloppes.
    La production de virus se fait en continu et va finir par faire exploser la bactérie pour propager les nouveaux virus.
77
Q

Qu’est-ce que la croissance lysogène? (3)

A
  • Intégration de l’ADN du phage dans le chromosome bactérien (ADN viral lié à l’ADN bactérien = prophage).
  • Répliqué à chaque division cellulaire.
  • Stage dormant.
78
Q

Qu’est-ce que l’induction lysogène?

A

C’est le passage de l’état lysogène à lytique. Ça se produit quand la cellule bactérienne est exposée à des agents endommageant l’ADN, quand l’intégrité de la bactérie est compromise.

79
Q

Le génome du bactériophage λ possède combien de gènes?

A

50 gènes

80
Q

Vrai ou Faux. Le virus qui infecte E. coli n’a pas besoin de ses propres enzymes de transcription d’ADN. Expliquez

A

Vrai. Elle prend la machinerie de la bactérie.

81
Q

Quels sont les promoteurs et régions de contrôle du bactériophage λ?

A
  1. P RM
    - Transcrit le gène cl qui code pour le répresseur λ.
    - C’est un promoteur faible, donc a besoin de la liaison d’un activateur en amont.
  2. P R et P L
    - Tous les autres gènes sont directement ou indirectement transcrits via PR et PL.
    - Promoteurs forts, donc n’ont pas besoin d’activateurs.
82
Q

Il faut passer par quels promoteurs pour transcrire la totalité des gènes du génome viral lors de la croissance lytique?

A

Par PR et PL.

83
Q

Il faut passer par quel promoteur pour transcrire la totalité des gènes du génome viral lors de la croissance lysogène?

A

Il faut passer par PRM pour seulement transcrire le gène cl qui code pour le répresseur λ.

84
Q

De quoi est constitué le répresseur λ?

A

2 domaines reliés par une région flexible :
- Domaine de liaison à l’ADN en N-terminal (hélice-coude-hélice)
- Domaine de dimérisation en C-terminal.

85
Q

Vrai ou Faux. Le répresseur λ peut être à la fois un répresseur et un activateur. Expliquez

A

Vrai. Il est répresseur par encombrement parce que sa liaison sur un promoteur empêche l’ARN pol de s’y fixer. Il est activateur par recrutement (comme CAP) via sa région d’activation en N-terminal.

86
Q

Que fait la protéine Cro?

A

C’est un répresseur qui possède 1 domaine qui lie l’ADN sous forme de dimère (hélice-coude-hélice).

87
Q

Combien y a t-il d’opérateurs dans le génome viral?

A

6 opérateurs : 3 à gauches et 3 à droite.

88
Q

Cro lie quel opérateur à droite?

A

OR3 avec 10 fois plus d’affinité que pour OR2 et OR1.

89
Q

Le répresseur λ se lie à quel opérateur à droite?

A

Sur OR1 au départ parce qu’il a beaucoup plus d’affinité pour cet opérateur. Lorsqu’il y a beaucoup plus de répresseurs λ, ils vont finir par se fixer sur OR2 et OR3.

90
Q

Vrai ou Faux. Les répresseurs λ et Cro peuvent lier les 6 opérateurs avec la même affinité. Expliquez

A

Faux. Ils lient les différents opérateurs avec des affinités différentes.

91
Q

Lorsque le répresseur λ se fixe sur O R1, comment agit-il pour P R et pour P RM?

A

Lorsque le répresseur λ se fixe sur O R1, il agit comme un répresseur pour P R, mais un activateur pour P RM.

92
Q

Sur quoi L’affinité du répresseur λ est-elle optimale?

A

L’affinité du répresseur λ est optimale sur O R1.

93
Q

La liaison du répresseur λ est-elle coopérative? Expliquez

A

La liaison du répresseur λ est coopérative parce que la liaison sur O R1 favorise la liaison sur O R2.

94
Q

Expliquez pourquoi le site O R3 reste libre

A

Le site OR3 reste libre, car la liaison OR1 et OR2 ne permet pas le contact avec un 3ème dimère sur le site adjacent.

95
Q

Que se produit-il lors de la lysogénie avec les répresseurs λ?

A
  • Répresseur λ se lie sur O R1 et O R2 par la suite. L’ARN pol ne peut pas se fixer sur PR.
  • Le répresseur λ lié à O R2 active la transcription d’autres répresseurs λ pour maintenir la lysogénie à partir de P RM.
96
Q

Que se produit-il lors de la lyse avec Cro?

A
  • 1 dimère de Cro se lie à O R3. Recouvre P RM et réprime ce promoteur par encombrement.
  • L’ARN pol se lie à P R et P L et transcrit les gènes lytiques. C’est promoteurs n’ont pas besoins d’activateurs (promoteurs forts).
97
Q

Comment se produit l’induction lysogène?

A

Il faut dégrader le répresseur λ pour libérer le promoteur fort PR. Ensuite, on va pouvoir partir la lyse.

98
Q

Comment se produit la réponse SOS chez E. coli?

A

Les lésions provoquent une destruction d’un répresseur de transcription qui se nomme LexA. Celui-ci est pareil que les répresseurs λ, alors RecA (qui est produits suite à des domages) va venir dégrader LexA et les répresseurs λ. Cela libère les promoteurs forts et active la transcription du génome viral.

99
Q

Qu’est-ce qui active la réponse SOS chez la bactérie?

A

La disparition de LexA.

100
Q

Comment se produit la régulation de répresseurs λ? (2)

A

Boucle de régulation positive : l’ARN pol transcrit constamment le gène cl qui code pour le répresseur λ sous l’effet de l’activation du répresseur λ sur OR2, donc il y a toujours une inhibition du promoteur fort P R.

Boucle de régulation négative : Si la concentration du répresseur λ devient trop forte, il fixe aussi O R3 et réprime P RM. L’ARn pol va se détacher. Jusqu’à ce que la quantité de λ revienne à la normale, on ne peut plus en synthétiser.

101
Q

Quel est le mode d’action de cII?

A

C’est un activateur transcriptionnel du promoteur PRE. Il stimule la transcription de cI.

102
Q

À partir de quel promoteurs cI peut être transcrit?

A

PRM et PRE

103
Q

Vrai ou Faux. La quantité initiale de répresseur λ liée à O R1 est obtenue par le promoteur P RM.

A

FAUX, obtenue par le promoteur P RE

104
Q

Que favorise Cro? Que favorise cII?

A

Cro favorise le développement lytique tandis que cII favorise la croissance lysogène en activant la transcription de cI.

105
Q

PR dirige la synthèse de ____ et de ____.

A

Cro
cII

106
Q

Lors de l’infection, qu’est-ce qui fait en sorte qu’on entre en développement lytique ou en croissance lysogène?

A

C’est l’efficacité par laquelle on est capable de produire le répresseur lambda avant que Cro ne se lie sur O R3. L’efficacité de cII est déterminée par le nombre de phage par bactérie. Plus on a de génomes viraux dans la bactérie, plus il y a de λ et plus la probabilité d’entrer en lysogénie est élevée. Si on a un phage ou moins par bactérie, on va entrer en croissance lytique. Quand il y a peu de bactéries, le virus préfère aller en stade dormant plutôt que de risquer de ne pas trouver de cellules à infecter.

107
Q

Qu’est-ce que l’épigénétique?

A

C’est l’hérédité des profils d’expression géniques en absence de mutation et de signal initiateur. L’environnement n’a pas d’influence sur l’épigénétique.

108
Q

Comment est établi le signal d’expression des gènes lysogènes lors de l’infection?

A

À l’infection, le signal d’expression des gènes lysogènes est établi en réponse à un ratio phage/bactérie élévé. Même si la croissance des bactéries augmente, les bactéries ne tombent pas en lyse. Donc, on peut parler d’épigénétique dans ce contexte.

109
Q

Que doit faire la bactérie infectée par le virus en développement lysogène lors de la division cellulaire?

A

Lors de la division cellulaire de la bactérie infectée par le virus en développement lysogène, il va devoir diviser par deux ses répresseurs λ.

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

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