6- Régulation de la transcription chez les eucaryotes Flashcards
1
Q
Vrai ou Faux. La machinerie transcriptionnelle des eucaryotes est plus élaborée que celle chez les bactéries.
A
vrai
2
Q
La transcription par la Poll II est régulée par… (2)
A
Des activateurs et des répresseurs
3
Q
Qu’est ce qu’un activateur?
A
Protéine liant ADN et facilite l’initiation de la transcription de gènes spécifiques en réponse à des signaux appropriés
4
Q
Qu’est-ce qu’un répresseur?
A
Protéine liant ADN et empêche l’initiation de la transcription de gènes spécifiques en réponse à des signaux appropriés
5
Q
Nommez (+décrire) les caractéristiques additionnelles qui complexifient action des activateurs et répresseurs (2)
A
- Nucléosomes + leurs modifications
-Machinerie transcriptionnelle présentée à un substrat partiellement masqué
- Réduit expression de nombreux gènes en absence de protéines régulatrices - Il existe plus de régulateurs et les séquences régulatrices sont plus grandes
6
Q
Vrai ou Faux? Les sites régulateurs sont plus éloignés chez les eucaryotes que chez les procaryotes.
A
vrai
7
Q
Qu’est-ce qu’un enhancer?
A
Plusieurs sites activateurs regroupés en une seule unité.
8
Q
Nommez les caractéristiques des sites régulateurs chez les eucaryotes (2) + nommez les 3 sites
A
Les sites sont plus nombreux et plus éloignés
- Promoteur
- Sites de liaison régulateurs (individuels)
- Séquences régulatrices (plusieurs sites)
9
Q
Où pouvons-nous retrouver les séquences régulatrices?
A
Peuvent s’étendre sur 1000 nucléotides en amont ou en aval du promoteur
10
Q
Que font intervenir les enhancers?
A
Ces “actions à distance” font intervenir des boucles d’ADN qui facilitent les interactions entre les protéines.
11
Q
Vrai ou faux. L’ADN est linéaire dans une cellule
A
FAUX, c’est pourquoi les enhancers font intervenir des boucles d’ADN
12
Q
Quel autre problème soulève un activateur lié à un enhancer?
A
L’activateur lié à un enhancer peut contrôler plusieurs gènes à sa portée plutôt qu’un seul. Donc si nous voulons cibler un gène particulier, il faut faire intervenir des isolateurs ou des éléments frontières.
13
Q
Où se situent les autres séquences régulatrices (isolateurs/ éléments frontières)?
A
Situés entre les enhancers et les promoteurs
14
Q
À quoi servent les autres séquences régulatrices comme les isolateurs/ éléments frontières ?
A
Ils bloquent l’activation du promoteur induite par les activateurs liés à l’enhancer
15
Q
Quel est le rôle des isolateurs et des éléments frontières?
A
Ils garantissent que les activateurs ne fonctionnent pas aveuglément
16
Q
La grande partie des informations que nous avons sur le fonctionnement des activateurs et des répresseurs proviennent de?
A
De la levure
17
Q
Quel est l’activateur eucaryote le plus étudié? Où le retrouvons-nous? Que vient-il activer?
A
Gal4 présent chez S. cerevisiae, il active la transcription des gènes galactose
18
Q
Quel est le rôle des modificateurs?
A
Ce sont des enzymes qui modifient l’état de compaction de la chromatine pour la rendre plus ou moins accessible à la polymérase.
19
Q
Où se lie Gal4? Quel est son fonctionnement?
A
Il lie 4 sites situés 275 pb en amont de GAL1 (gène). En présence de galactose, Gal4 active la transcription de GAL1 de façon très forte.
20
Q
Comment a-t-il été prouvé que les deux domaines de liaison à l’ADN et d’activation de Gal4 sont indépendants/ distincts? (2)
A
- Il a été observé que la protéine tronquée peut lier le site Gal4, mais n’active pas la transcription du gène. En effet, il n’y a présence que du domaine de liasion à l’ADN, mais pas du domaine d’activation.
- Aussi, on a utilisé LexA qui est un represseur habituellement et on y a ajouté la région activatrice de gal4. LexA est alors devenue activatrice.
21
Q
Vrai ou Faux. Un domaine de liaison bactérien peut remplacer un domaine de liaison eucaryote. Expliquez
A
VRAI, il n’y a pas de différence fondamentale dans la façon dont les domaines de liaison à l’ADN lient ADN et reconnaissent leurs sites
22
Q
Sous quelle forme les régulateurs bactériens vont-ils lier l’ADN? Comment?
A
Sous forme de dimères. Chaque monomère insère son hélice alpha dans le grand sillon de l’ADN sur la moitié du site et détecte les arêtes des pb
23
Q
Quel motif utilisent la grande majorité des protéines régulatrices bactériennes?
A
Le motif hélice-coude-hélice com domaine de liaison de l’ADN
24
Q
Sous quelles formes (2) les régulateurs eucaryotes ont-ils tendance à lier l’ADN?
A
sous forme hétérodimères (AP-1)
et parfois monomères (NF-1).
25
Comment les hélices du motif hélice-coude-hélice(HCH) intéragissent-elles avec l'ADN?
la 1ère hélice s'insère dans le grand sillon et elle reconnaît des pb spécifiques. La 2ème hélice crée des contacts avec le squelette de l'ADN.
26
Que sont les protéines à homéodomaine? (3)
- Elles peuvent être soit des activateurs ou des répresseurs selon l'homéodomaine.
- Elles sont similaires au HCH bactérien, mais identifié chez les eucaryotes (drosophiles).
- Contiennent des homéodomaines (région de 60 AA très conservée) dont la structure est de type HCH.
27
Qu'est-ce que le domaine en doigt de zinc?
- C'est le plus commun des domaines de liaison à l'ADN.
- Identifié chez TF3A
- 30 AA dont 2 résidus cystéine et 2 résidus histidine qui lient l'atome de Zinc.
- 2 barreaux béta antiparallèles suivi d'une hélice alpha. - Les résidus basiques et hydrophobes permettent l'intéraction entre les doigts et l'ADN qui est chargé négativement.
28
Qu'est ce que TF3A ?
C'est le facteur d'initiation de la transcription du gène ARNr 5S avec ARN polymérase III
29
Quel est le domaine de liaison le plus commun?
Domaine en doigt de zinc
30
Vrai ou Faux. À part le domaine en doigt de zinc, il existe d'autres domaines de liaison à l'ADN qui utilisent le zinc. Expliquez
Vrai. Par exemple, le Zinc peut être coordonné par 4 résidus cystéines, ce qui cause un motif ressemblant à HCH. Sinon, les récepteur glucocorticoïdes possèdent 8 cystéines pouvant lier 2 atomes de zinc.
31
Qu'est-ce que la fermeture à glissière de leucines?
- La même hélice alpha porte les deux domaines : le domaine de liaison à l'ADN et le domaine de dimérisation.
- 30 AA, charge +, suivie par une région contenant leucine (4-6) séparées par intervalles de 7 résidus. Les leucines sont disposées sur la même face de dimérisation.
- Un segment de l'hélice alpha s'insère dans le grand sillon. Par la suite, la dimérisation est induite par un autre segment de cette hélice.
32
Que possède l'activateur Sp1?
3 structures en doigts de zinc consécutives
33
Pourquoi est-ce que les leucines sont-elles importantes dans la fermeture à glissière de leucines?
Les leucines sont très importantes pour la dimérisation parce qu'elles tiennent les deux hélices alpha ensemble.
34
Où retrouvons-nous les domaines en doigt de zinc?
Dans la région d'environ 12 acides aminés entre les paires cystéine-histidine
35
Quels sont les 2 éléments favorisant l'interaction du doigt de zinc?
La présence de résidus basiques et quelques résidus hydrophobes
36
Qu'est-ce que le motif hélice-boucle-hélice (HBH)?
- Forte similarité avec le motif fermeture à glissière de leucines. Possède une région basique qui est essentielle à la liaison à l'ADN et une région permettant la dimérisation.
- 2 hélices sont séparées par une boucle flexible.
- La séquence à laquelle le domaine s'accroche est la boite E.
- Protéine impliquées dans : Différenciation cellulaire Stabilité des chromosomes Régulation de l'expression Prolifération cellulaire
37
La dimérisation induite par un autre segment de l'hélice de la fermeture à glissière de leucines forment quoi?
Des homo-dimères ou des hétéro-dimères
38
Que vient apporter l'arrangement particulier des leucines dans le motif de la fermeture à glissière à leucine?
l'interface de l'hélice alpha devient très hydrophobe
39
Comment se forme la structure de type "coiled-coil"?
Se produit lorsque 2 protéines ayant le motif de fermeture à glissière à leucine s'attachent entre elles
40
Vrai ou Faux. Contrairement aux domaines de liaison à l'ADN, les régions activatrices n'ont pas de structures définies.
vrai
41
Vrai ou faux. À l'occasion, il est possible que les régions activatrices forment des structures en hélice. Expliquez
VRAI, elles sont probablement induites par la liaison de l'ADN
42
Que signifie l'absence de structure dans les régions activatrices?
en accord avec le fait que les régions activatrices sont des surfaces adhérentes capables d'interagir avec plusieurs surfaces protéiques
43
Quelle est la particularité de la région activatrice Gal4?
Elle est appelée région activatrice acide en raison de la très forte prépondérance d'acides aminés acides
44
Quelles sont les 3 régions activatrices de Gal4?
- région activatrice acide
- région riche en glutamine
- région riche en proline
45
Donnez des exemples de régions activatrices sans structure définies.
Activateur Sp1, riche en glutamine
Activateur CTF1, riche en proline
46
Vrai ou Faux. Les régions activatrices plus faibles fonctionnenent de façon moins universelle que les régions activatrices fortes.
vrai
47
Vrai ou Faux. Il est rare que l'activateur recrute directement l'ARN polymérase. Elle la recrute indirectement.
vrai
48
Quelles sont les éléments recrutés par les activateurs? (2)
- Des modificateurs du nucléosome
- Des facteurs nécessaires à l'initiation ou à l'élongation
49
Quel est le rôle de l'activateur?
Recruter des protéines sur le promoteur qui vont faciliter le travail de la pol.
50
Comment l'activateur permet l'initiation de la transcription chez les eucaryotes?
L'activateur va lier la séquence enhancer et établit un contact avec le médiateur ou avec TF2D pour faciliter la liaison de pol à l'ADN au site TATA.
51
Vrai ou Faux. Les activateurs agissent à distance.
vrai
52
De quel manière les activateurs permettent la modification de la compaction de la chromatine?
Ils recrutent des modificateurs de nucléosomes.
53
Quels sont les 2 types de modificateurs?
- L'enzyme histone acétyltransférase ajoute un groupement acétyl sur les queues d'histones et cela permet la décompaction de la chromatine.
- SWI1SNF à activité ATP-dépendante déplacent les nucléosomes en déroulant l'ADN pour que la région du gène cible soit accessible pour la transcription.
54
Quelle partie d'une protéine capable d'intéragie avec le groupement acétyle des queues d'histone facilite la transcription?
Des protéines contenant des bromodomaines. Un des composants de TF2D contient des bromodomaines!
55
Chez la levure, Gal4 peut intéragir avec 3 composants, quels sont-ils?
- Médiateur (intermédiaire)
- SAGA (complexe de protéine)
- TF2D (protéine)
56
Que contient SAGA?
contient des TAFs et est une enzyme qui peut acétyler les queues d'histones
57
Quel est le modèle d'action de SAGA comme coactivateur de Gal4? (4 étapes)
1. Gal4 se lie à UAS (séquence cible) par son domaine de liaison à l'ADN.
2. Son domaine d'activation est bloqué par Gal80.
3. Lors de l'ajout de galactose, Gal3 va exposer le domaine d'activation de Gal4 en déplaçant Gal80. Gal4 peut alors recruter SAGA. SAGA recrute TBP à la boîte TATA via son domaine Spt3.
4. La transcription de Gal1 est activée.
58
À quoi servent les modificateurs?
ils dressèrent l'ADN -> découvrent les sites de l'ADN qui seraient inaccessibles dans un nucléosome
59
Quel effet a l'acétylation sur les queues des histones?
Aide la liaison de machinerie transcriptionnelle en créant des sites de liaisons spécifiques sur les nucléosomes pour les protéines contenant des bromodomaines
60
Vrai ou faux. SAGA n'a qu'une activité transférase.
FAUX, car elle contient des TAFs
61
Quel est le fonctionnement du gène HSP70 chez la drosophile?
- GAF-1 se lie à l'élément GATA, en absence de HSF, la polymérase s'arrête 25 pb en aval du promoteur.
- Lors du choc thermique : Le HSF se trimérise et se lie à ses sites.
- HSF recrute la protéine kinase P-TEF sur la machinerie arrêtée.
- P-TEF phosphoryle la sérine 2 de la queue CTD, DSIF et NELF.
- Libère l'enzyme et permet la transcription du gène.
62
Que se passe-t-il avant le choc thermique dans le gène HSP70 de la drosophile?
Avant le choc thermique :
- La sérine 5 de la queue CTD est partiellement phosphorylée.
- La pol II est complexée avec DSIF et NELF (protéines qui entraînent l'arrêt de la transcription du gène)
- GAF-1 est présent avant le choc thermique, mais pas beaucoup de HSF.
63
Par quoi est activé et contrôlé le gène HSP70 chez la drosophile?
Activé par choc thermique et contrôlé par 2 activateurs: GAF-1 et HSF.
64
vrai ou faux. Les deux activateurs GAF-1 et HSF sont nécessaires à la transcription du gène de protection contre le choc thermique dans le gène HSP70 chez la drosophile
VRAI
65
Qu'est-ce que Chip/Ldb1 chez la drosophile?
La protéine Chip aide à la communication entre l'enhancer et le gène cut. Le modèle proposé pour le fonctionnement de Chip est comparable à celui de l' IHF bactérien. Formerait des miniboucles sur l'ADN en interagissant avec elle-même.
66
De quoi est composée la protéine architecturale IHF?
De petites protéines formant des dimères
67
Comment les protéines architecturales IHF chez les bactéries vont-elles lier l'ADN?
Elles lient l'ADN en le courbant ce qui aide l'activateur lié à l'ADN à atteindre l'ARN polymérase sur le promoteur
68
Vrai ou Faux. Les isolateurs empêchent les enhancers (très puissants) d'avoir un impact sur un gène plus loin non nécessaire.
vrai
69
Que font les protéines qui lient les isolateurs?
Elle ne répriment pas directement le promoteur ni les activateurs. Elles bloquent plutôt la communication entre-eux.
70
Décrivez le fonctionnement des isolateurs et des enhancers des gènes apolipoprotéines humaines.
En association avec la cohésine (Rad21/Scc1), CTCF se lie aux isolateurs AC2 et AC3. Il y a formation de 2 boucles qui empêchent l' enhancer C3E de travailler sur les gènes qui doivent être maintenus silencieux. Donc agit seulement sur A4, A5 et C3.
71
Comment se fait la régulation par les loci LCR?
- Un groupe d'éléments régulateur (enhancer, isolateurs et les propriétés des promoteurs) sont sous le contrôle d'un locus (LCR).
- Plus le gène à réguler est près du LCR, plus sa transcription sera activée, donc epsilon est plus influencée par LCR que béta.
72
Quels gènes sont responsable de la synthèse des constituants prédominants des HDL?
APOA1, APOA4 et APOA5
73
Vrai ou Faux. Chaque gène APO possède son promoteur et ses séquences régulatrices, mais elles sont toutes sous l'influence d'un enhancer.
vrai
74
Vrai ou Faux. L'action de multiples activateur se fait souvent de façon synergique. Ainsi, l'effet de 2 activateurs agissant ensemble est plus grande que la somme de chacun agissant seul.
vrai
75
La synergie peut résulter de quoi? (3)
1. Multiples activateurs recrutent un seul composant de la machinerie transcriptionnelle.
2. Multiples activateurs recrutent chacun un composé différent.
3. Multiples activateurs s'entraident pour lier leurs sites à proximité du gène qu'ils contrôlent.
Il faut que leur travail soit coopératif!
76
Donnez un exemple d'effet synergique.
Le répresseur λ:
Les monomères λ forment des dimères ayant un certain potentiel. Puis, forment des tétramères ayant un potentiel augmentant drastiquement si on les compare aux dimères. Il y a liaison accrue aux sites Opérateurs λ
77
Définissez les types de liaison coopérative d'activateurs.
- Intéraction directe entre deux protéines : Deux activateurs interagissent ensemble avant de s'asseoir sur leur site ou deux protéines peuvent en recruter une 3ème.
- Intéraction indirecte entre deux protéines : La liaison d'une protéine sur son site aide la seconde à lier son site.
78
Quels sont les 2 activateurs du gène HO chez les levures S. cerevisiae? Et quels sont leurs rôles?
1. Swi5 lie plusieurs sites à une certaine distance du gène. Il recrute une histone acétyltransférase et SWI/SNF et modifie localement la structurre de la chromatine pour découvrir le site de SBF (coopération indirecte). Swi5 est trop éloigné pour activer le gène.
2. SBF lie le site SBF après l'aide de Swi5. SBF active la transcription de HO en recrutant le médiateur.
79
Qu'est-ce qu'un enhanceosome?
Un enhancer dont les 3 activateurs sont liés
80
Vrai ou Faux. Les gènes de l'interféron-β ne sont pas accessible pour les protéines quand il n'y a pas d'infection viral.
vrai
81
Quelle protéine redresse l'enhancer de l'interféron-β?
Le HMGA1.
82
Que peuvent recrutés les activateurs de l'enhanceosome de l'interféron-β?
recrutent un coactivateur, soit CBP ou p300.
83
Définissez la structure de l'enhanceosome.
- Chaque pb de l'ADN de l'enhancer est impliquée dans la liasion des activateurs.
- Les HMGA1 sont obligées de se déplacer pour lier les protéines activatrices.
84
Qu'implique le contrôle combinatoire?
Implique beaucoup plus de régulateurs et plus de gènes. Un activateur donné peut interagir avec de multiples cibles.
85
Vrai ou Faux. Un activateurs peut autant contrôler la transcription d'un gène X que d'un gène Y. C'est ce qu'on appelle le contrôle combinatoire (implique beaucoup de régulateurs).
vrai
86
vrai ou faux. Les répresseurs ne peuvent pas recruter des modificateurs du nucléosome comme les activateurs? Expliquez
FAUX, ils peuvent. Cependant, les enzymes recrutées ont des effets opposés aux enzymes recrutées par les activateurs.
87
Quelles sont les mécanismes des modificateurs du nucléosomes pouvant être recrutés par les répresseurs? Expliquez-les. (4)
1. Compétition : les sites de liaison de l'activateur et du répresseur se chevauchent. Le répresseur a une affinité 10 x supérieure pour son site p/r à l'activateur.
2. Inhibition : l'activateur et le répresseur peuvent s'associer parce que leurs sites ne se chevauchent pas. Par contre, le répresseur va masquer l'action de l'activateur.
3. Répression directe : en établissant des contact directs avec le médiateur par exemple.
4. Répression indirecte : en recrutant des histones désacétylases, qui vont enlever l'acétylation des queues des histones. Cela aura pour effet de comprimer la chromatine.
88
Quel est le mode d'action de Tup1 après avoir été recruté par Mig1?
- Tup1 recrute des histones désacétylases
- Tup1 intéragit directement avec la machinerie transcriptionnelle et inhibe l'initiation.
89
En présence de glucose, que fait la liaison du répresseur Mig1?
Elle réprime la transcription de GAL1 par inhibition. Mig1 recrute alors Tup1 et forment un complexe de répression.
90
Chez les bactéries, de quoi dépend l'expression d'un gène?
dépend de petites molécules relarguées par une cellule et reçue par une autre
91
Chez les eucaryotes, comment sont communiqués la plupart des signaux?
Ils sont communiqués aux gènes via les voies de transduction du signal.
92
Décrivez la voie de transduction du signal STAT.
- Les JAK sont liées au domaine intracellulaire du récepteur.
- Lors de la fixation du ligand au récepteur, les 2 chaînes du récepteur se rapprochent.
- Les JAK de chaque chaîne se phosphorylent entre-eux. - Les sites phosphorylés sont reconnus par STAT, qui devient elle-même phosphorylée.
- STAT se dimérise et migre vers le noyau pour lier l'ADN.
93
Par quoi est régulé l'activateur Gal4?
Il est régulé par la protéine Gal80. En absence de galactose, Gal80 bloque sa région activatrice tandis qu'en présence de galactose, induit un relargage de Gal80 et active le gène.
94
Expliquez Inhibition de E2F par Rb
E2F: contrôle gènes nécessaires à l'entrée en phase S du cycle cellulaire chez mammifères
Répresseur Rb (protéines du rétinoblastome): contrôle activité E2F en le liant + bloque activation des gènes cibles + recrute déacétylase (protéines masquante)
Phosphorylation de Rb → l'empêche de lier E2F → phosphorylation de Rb: contrôle prolifération cellulaire
95
Qu'entraîne la phosphorylation de Rb?
Cela L'empêche de lier EF et contrôle la prolifération.
96
Inhibition de NF-kB par IkB
Les dimères NFkB sont maitenus inactifs dans cytoplasme par IkB. La signalisation par le récepteur TNF ative la kinase IKK. Celle-ci phosphoryle IkB. IkB va se faire dégrader par voie ubiquitine, ce libère NFkB. Le signal de localisation nucléaire est maintenant exposé, il peut entrer dans le noyau et lier l'ADN.
97
Quel est le mécanisme d'action des récepteurs nucléaires?
- En absence de son ligand, GR est maintenu dans le cytoplasme par Hsp90 et HSP70 qui sont des protéines inhibitrices.
- Lorsque le ligand se lie, le récepteur se libère et migre vers le noyau.
- GRE peut être activateur ou répresseur.
- GRE activateur : GR lie CBP (histone acétylases)
- GRE répresseur : GR lie histone désacétylases
98
Vrai ou Faux. Les domaines d'activation sont des recruteurs de protéines.
vrai
99
Vrai ou Faux. Les activateurs ne fonctionnent pas seuls chez les eucaryotes (contrôle combinatoire)
vrai
100
Où se retrouvent les activateurs et les répresseurs lorsqu'ils ne sont pas actifs?
dans le cytoplasme
101
Comment sont régulés les régulateurs? (2)
1. Par une région activatrice démasquée
2. Par transport dans le noyau
102
Que fait un ligand de signalisation?
Il induit une migration dans le noyau
103
Quels sont les 2 scénarios possibles de migration induite par un ligand de signalisation?
1. le régulateur est maintenu dans le cytoplasme par une protéine inhibitrice ou par la membrane cellulaire
2. Le régulateur est dans sa conformation où le signal nécessaire à son import nucléaire est dissimulé
