8. Régulation de la transcription chez les procaryotes Flashcards
ACTIVATEUR et RÉPRESSEUR reconnaissent
Reconnaissent spécifiquement des
séquences ADN.
COMPACTION DE LA CHROMATINE ET ORGANISATION 3D DU GÉNOME
Protéines régulatrices accès ou non
ARN RÉGULATEURS
Interaction avec ARNm
Profil d’expression
- type de tissu
- cellules cancéreuses
Que permet la régulation génique/l’expression génique différentielle?
répondre aux conditions changeantes de leur environnement
régulation génique/l’expression génique
- ACTIVATEUR et RÉPRESSEUR
- COMPACTION DE LA CHROMATINE ET ORGANISATION 3D
- ARN RÉGULATEURS
Taux de base de la transcription
Dépend de proximité au consensus + facilité à initier la transcription
Consensus (proche)
Liaison spécifique au promoteur
Facilité d’ouverture
Libération de la pol
Protéines régulatrices
« modulation » du taux de base : activateur ou inhibiteur
lient ADN à proximité des gènes qu’elles modulent
Gènes procaryotes
- opérons
- polycistroniques : contenant l’information pour plusieurs protéines -> un promoteur régule l’expression de plusieurs gènes
Activateurs
↑ taux d’expression
se lie à l’ARN pol : recrutement par coopération
Répresseurs
↓ ou bloque la transcription
se lie à l’ADN sur le site opérateur
Mécanisme d’actions standards des FT spécifiques
Interférence avec l’ARN polymérase
Mécanismes indirects d’allostérie fonctionnement (régulation transcription procaryptes)
l’ARN polymérase se positionne adéquatement au promoteur, mais n’arrive pas à induire la transition vers le complexe ouvert -> liaison activateur -> changement de conformation dans la polymérase -> ouvre le complexe -> transcription
Mécanismes indirects d’allostérie types (régulation transcription procaryptes)
Se liant à pol
Se liant à ADN
Exemple de relation entre facteur sigma et allostérie (régulation transcription procaryotes)
activateur NtrC et la carence d’azote
GlnA : fixation NH4 (métabolisme azote)
- promoteur reconnu par l’ARNpol-σ54 : complexe fermé stable
- assez azote : l’ARN polymérase ne bouge pas
- diminution azote : activité kinase -> phosphorylation de NtrC -> Ntrc-P interagit directement avec σ54 -> changement allostérique -> complexe ouvert
Exemple de relation entre distortion de l’ADN et allostérie (régulation transcription procaryptes)
activateur MerR et le mercure
MeR contrôle expression opérion Mer : transcrit lors de la présence de Hg dans l’environnement
- l’espace entre les boîtes -35 et -10 de σ70 est plus grand : MeR lie l’espace
- liaison Hg à MeR -> distortion ADN -> boîtes
-35 et -10 dans une position favorable
Vrai ou faux. Sans l’activation par MerR, l’ARNpol-σ70 ne peut pas se lier au promoteur.
Faux. Sans l’activation par MerR, l’ARNpol-σ70 peut se lier au promoteur, mais la transcription ne s’initie pas, car les séquences ne sont pas alignées correctement
Mécanismes à distance
Rapprocher les protéines régulatrices et l’ARN polymérase
- Replier ADN avec protéine architecte
- Intéragir avec d’autres protéines du complexe d’initiation de la transcription
ex : un site de liaison à 150 pb du promoteur basal en formant boucle d’ADN
Rétention de l’ARN polymérase déf
maintiennent l’ARN pol au promoteur
Exemple de rétention de ARN pol
opéron gal : encode les protéines nécessaires pour métaboliser le galactose (un sucre)
- abscence de galactose : opéron gal inutile -> répresseur se lie à un site adjacent au promoteur -> répresseur interagit avec ARN pol -> l’empêche de faire la transition vers le complexe ouvert -> inhibant la transcription, mais taux basal non nul
- présence du galactose: le répresseur se dissocie de l’ADN -> l’ARN pol peut échapper au promoteur : galactose = inducteur
mécanisme d’antiactivation déf
Changement de conformation de la protéine régulatrice : activation ↔ répression
mécanisme d’antiactivation ex
L’opéron arabinose
- En présence d’arabinose : araC se lie sous la forme de dimère aux sites I1 et I2 -> transcription
- En absence d’arabinose: changement de conformation du dimère -> Liaison d’une sous-unité du dimère à un site distant (araO2) -> Bloque la transcription via formation d’une boucle de répression de l’opéron.
Source d’énergie principale
Glucose
Gènes de l’opéron lactose
LacZ, lacY, lacA
lacZ
β-galactosidase
- hydrolyse le lactose en glucose + galactose
- produit l’allolactose par transgalactosylation, qui agit dans la régulation de la transcription de l’opéron
lacY
lactose perméase
- transporteur de lactose et de thiogalactosides
lac A
thiogalactoside transacétylase
- dégradation des thiogalactosides, analogues de lactose
Contrôle de l’opéron Lac
- répresseur LacI (via opérateur)
- activateur CAP
Régulation du métabolisme du lactose en fonction de la concentration de glucose
Faible concentration en glucose : adenylate cyclase activée-> [AMPc] ↑ -> AMPc s’associe à CAP -> CAP induit une courbure ds ADN -> transcription favorisée
et inversement pour forte concentration
Synthèse AMPc
ATP-Adenyly cyclase->AMPc + 2Pi
Régulation du métabolisme du lactose en fonction de la concentration de lactose
Absence de lactose : LacI lie O -> ARN pol ne peut se lier à P -> opéron non exprimé
Présence de lactose : allolactose (inducteur) fixe LacI -> diminution affinité LacI/O -> ARN pol peut lier O -> opéron exprimé
Vrai ou faux. L’expression du répresseur lacI est constitutive
Vrai
Régulation du métabolisme du lactose : trois intermédiaires
- Absence de lactose : non exprimé
- Présence de lactose et [glucose] élevée : faiblement exprimée
- Présence de lactose et [glucose] faible : activation max de la transcription -> intégration du signal
LacI
- O : répétition inverse
- 1 LacI : tétramère -> lie 2 O
- Région LacI faisant contact avec ADN : hélice-coude-hélice
- Hélice de reconnaissance : sillon majeur
- Hélice sur la charpente de l’ADN
Liaison de CAP à ADN
CAP-AMPc se lie au domaine C- terminal (CTD) de la sous-unité α de l’ARN pol et stabilise la pol au promoteur
=/= CTD de l’ARN pol eucaryote
Le “CAP” site représente quelle séquence du promoteur σ70?
Up domain
Contrôle combinatoire
plusieurs gènes sous le contrôle d’un même facteur
ex : activation des opérons Lac et Gal par CAP
Intégration du signal
deux conditions sont nécessaires pour obtenir la pleine expression
Qu’arrive-t-il si seulement une condition est remplie dans l’intégration du signal?
Étape intermédiaire
Expérience de Jacob et Monod
- prix Nobel 1965 pour le modèle « opéron »
- série de mutations sur l’opéron lactose affectant la synthèse de la β-galactosidase et de la lactose perméase dans le chromosome bactérien ou sur un plasmide F’
Une cellule avec plasmide F’ a combien de copies de l’opéron lac?
2
Bactérie mutante pour LacI (I-, génome)
répresseur inactif : Expression constitutive
Bactérie mutante pour Oc (génome)
site de opérateur est défectueux (muté) -> le répresseur ne peut s’y lier ->exprime l’opéron avec ou sans lactose : expression constitutive
Mutants génomiques (I-)+ plasmides
La version sauvage permet l’expression du répresseur LacI -> les répresseurs produits peuvent se lier aux opérateurs du génôme et du plasmide -> Répression de l’expression de l’opéron en absence de lactose
Comment agit LacI?
En trans
Mutants génomiques (Oc) + plasmides
La version sauvage de l’opérateur sur le plasmide permet la répression de l’expression de l’opéron en absence de lactose sur le plasmide seulement -> les répresseurs produits ne peuvent se lier à l’opérateur muté du génôme -> E de l’opéron détecté avec ou sans lactose
Comment agit l’opérateur?
En cis
Action en trans
une protéine peut agir sur un autre gène (à distance)
Action en cis
l’élément (ADN) a de l’influence seulement sur les gènes voisins, → même morceau d’ADN
Chez les procaryotes, quel élément reconnait et lie les promoteurs?
facteur σ
Vrai ou faux. Seul le facteur σ70 agit sur les promoteurs.
Faux. Différents facteurs σ compétitionnent pour les ARN polymérases.
Promoteur reconnu par σ70
La plupart des gènes
Promoteur reconnu par σ54
Métabolisme de l’azote
Vrai ou faux. La régulation de la transcription peut s’effectuer à d’autres étapes que l’initiation de la transcription
Vrai
Exemple de gènes régulé par un mécanisme d’atténuation
synthèse des acides aminés, ex tryptophane
Quel mécanisme rappelle l’atténuation?
terminaison intrinsèque
trpR
Répresseur de l’opéron tryptophane
trpL
Atténuateur de l’opéron tryptophane
Fonction de l’opéron tryptophane
synthèse de tryptophane
Objectif de l’opéron tryptophane
devancer la terminaison de la transcription lorsque la concentration de tryptophane est déjà élevée
Régulation par atténuation du tryptophane
- trpL : code pour petit peptide contenant 2 tryptophanes
- 4 régions pouvant formet structure tige/boucle
- 1/2 et 3/4 : tige-boucle + série de U -> terminaison
- 2/3 : pas d’angle droits -> traduction
Régulation par atténuation du tryptophane (Accès tryptophane)
Tryptophane incorporé au peptide TrpL -> codon-stop : défait la tige-boucle 1-2 ->tige/boucle 3 et 4 + séquence Us -> Terminaison transcription -> L’opéron trp n’est pas produit
Régulation par atténuation du tryptophane (début)
- 2 transcrite -> tige-boucle avec 1 -> arrêt ARN pol
* traduction initiée (cotranscriptionnelle)
Régulation par atténuation du tryptophane (Pas de tryptophane)
Ribosome s’arrête aux 2 codons UGG de trpL -> défait la tige boucle 1-2 -> reste bloqué sur la région 1 ->
La transcription se poursuit -> les régions 2 et 3 forment tige-boucle -> 3 n’est plus disponible pour former la boucle de terminaison avec la région 4 -> la transcription se poursuit -> l’opéron est transcrit au complet.
Comment le ribosome fait pour traduire le reste de l’opéron vu qu’il est bloqué à trpL?
Présence RBS devant chaque gène
Régulation au niveau de l’ARNm (en élongation ou complété)
sARN
Ribocommutateurs
sARN
séquences complémentaires sur les ARNm
- Entraînent la dégradation des ARNm
- Inhibent la traduction
- Stimulent la traduction
Ribocommutateurs
- structure secondaire dans la partie 5’ de l’ARN stabilisée par la liaison d’un métabolite
- Régulation + ou - : détermine expression gène
- signal de terminaison de la transcription ou d’une région RBS (début de traduction)
Quelle est la plus ancienne méthode de contrôle de l’expression des gènes?
Ribocommutateurs
Dans les ribocommutateurs quelle structure détecte la présence ou l’absence d’une molécule?
ARN
APTAMÈRE
formation de la structure (3D) en 5’ est sensible à un métabolite et le lie
Mécanismes standards
1) Allostérie
2) Distortion de l’ADN
3) À distance
4) Rétention de l’ARN pol. 5) Antiactivation
Ribocommutateurs : TERMINAISON DE LA TRANSCRIPTION
structure en tige- boucle : induit terminaison
Ribocommutateurs : BLOCAGE DE LA TRADUCTION
liaison de la séquence RBS à une séquence complémentaire libre -> une tige-boucle -> empêche le ribosome de s’associer à l’ARN
