Asselin cours 5-Régulation des gènes eucaryotes Flashcards
Dire les Niveaux de régulation de l’expression des gènes chez les eucaryotes
- Régulation génomique:
– Amplification, délétion,
réarrangements de l’ADN
(rare)
– Méthylation de l’ADN
– Condensation et
décondensation de la
chromatine
– Modifications des histones
(méthylation, acétylation,
etc.)
– ARN non codant
- Régulation génomique:
- Régulation transcriptionnelle:
– Transcription et facteurs de
transcription régulateurs
- Régulation transcriptionnelle:
- Régulation post-transcriptionnelle
– Épissage du pré-ARN et autres
modifications
– Exportation de l’ARNm du noyau au
cytoplasme
- Régulation post-transcriptionnelle
- Régulation traductionnelle:
– Dégradation des ARNm (facteur de
dégradation, microARN)
– Traduction des ARNm en protéines
(facteurs d’initiation, microARN)
- Régulation traductionnelle:
- Régulation post-traductionnelle au
niveau de la protéine:
– Modification (phosphorylation,
acétylation, etc.)
– Clivage du polypeptide
– Importation à des organites (noyau)
– Repliement et assemblage des
polypeptides
– Dégradation des protéines
- Régulation post-traductionnelle au
Pourquoi Les eucaryotes multicellulaires sont composés
de plusieurs types cellulaires différenciés.
– Cellules différenciées produites à partir de cellules
non-spécialisées et immatures (cellules souches):
différenciation cellulaire
– L’embryon précoce produit toutes les cellules
formant l’organisme.
* Le devenir des cellules se restreint durant le
développement.
Dire les 2 conclusions sur le fait que les cellules d’un organisme multicellulaire contiennent le même nombre de gènes.
Conclusion 1: le noyau de cellules
différenciées contient tous les
gènes menant à la création d’un
organisme du même type: noyau
totipotent.
Conclusion 2: La différenciation
d’une cellule n’est pas irréversible.
Dire l’expérience qui as pu déterminer que les cellules d’un organisme
multicellulaire contiennent le même nombre de gènes.
Transplantation nucléaire d’un
noyau de cellules différenciées dans
des œufs non-fertilisés sans noyau:
clonage
* Grenouille Xenopus (cellule
intestinale) (1964)
* Premier mammifère cloné
d’une cellule adulte (Dolly,
cellule de glande mammaire)
(1997)
Décrit ce qu’est une cellule souche
– Capacité de se diviser continuellement
(renouvellement) et de produire des
cellules progénitrices se différenciant en
quelques types cellulaires (cellules
multipotentes) ou en tous les types
cellulaires (cellules souches
embryonnaires (ES) pluripotentes)
– Cellules souches embryonnaires (ES):
* Les cellules ES sont dérivées du
blastocyste.
* Les cellules ES peuvent être
maintenues en culture.
* Les cellules ES peuvent se
différencier en culture.
* Chez la souris, les cellules ES peuvent
être modifiées génétiquement en
culture et être utilisées pour générer
des souris modifiées.
– Cellules souches pluripotentes induites
(iPS) (2006):
* Réversion de cellules différenciées en
cellules pluripotentes par expression
de 4 facteurs de transcription (Oct4,
Klf4, c-Myc, Sox2)
Quel est le but (2) sur le fait de modifier à volonté le génome de la
souris et de plusieurs organismes modèles
– Développement de modèles d’étude
des fonctions des protéines
– Développement de modèles pour les
maladies humaines
Comment se fait Production de souris transgéniques:
– Surexpression d’un gène dans un
tissu donné
– Production de souris mutées pour
un gène (knockout ou knockin) dans
un tissu donné
* Modifications du gène dans des
cellules ES (recombinaison
homologue)
* Injection des cellules modifiées
dans un blastocyste de souris,
production de chimères
* Croisement et obtention de
souris génétiquement modifiées
Le génome peut être altéré par amplification,
délétion ou réarrangements de l’ADN. Explique les
1) Altération du génome par amplification et délétion
– Amplification:
* Augmentation de 4000 fois des 500 copies des
gènes encodant les ARNr 5.8S, 18S et 28S durant
l’ovogénèse de Xenopus
– Délétion:
* Élimination du noyau cellulaire des globules rouges
2) Altération du génome par réarrangement de l’ADN
– Réarrangement des gènes encodant les anticorps dans les lymphocytes B
* Délétion de régions d’ADN
Explique comment La décondensation de la chromatine est impliquée dans le contrôle génomique.
1) L’ADN est sous forme de chromatine
(nucléosomes) dans la cellule.
– La chromatine a un effet répresseur
sur l’expression des gènes.
2) La chromatine décondensée est associée
à l’expression des gènes.
– Dans les cellules de mammifères, la
chromatine décondensée est
caractérisée par:
* Dégradation accrue de la
chromatine
transcriptionnellement active
par la DNase I
* Présence de sites
hypersensibles à la DNase I
* Absence de l’histone H1
* Contenu en protéines « high- mobility group » (HMG, protéines non-histones)
augmenté
Explique en quoi consiste La méthylation de l’ADN qui est une modification épigénétique.
- La méthylation de l’ADN est associée
à la répression de l’expression des
gènes. - La méthylation de l’ADN est un
changement épigénétique, une
altération stable dans l’expression
des gènes qui peut être transmise
d’une génération cellulaire à l’autre
sans changement dans la séquence
de bases, qui peut être réversible, et
qui peut être modifiée par
l’environnement.
– Le nt C en amont du nt G dans le
dinucléotide CpG est méthylé
par des méthyltransférases (de
maintien ou de novo, Dnmt) et
déméthylé par des
déméthylases (Tet).
Explique comment La méthylation de l’ADN inactive la transcription par deux mécanismes principaux.
– Les CpG tendent à être
regroupés dans la région 5’
régulatrice des gènes, les
promoteurs (ilots CpG).
– La méthylation peut inhiber la
liaison de facteurs de
transcription régulateurs.
– La méthylation peut servir de
sites de liaison de protéines
condensant la chromatine.
* Liaison d’une protéine
MeCP2 au méthyl CpG
* MeCP2 reconnu par des
histones désacétylases et
méthyltransférases, et qui
mènent à une compaction
de la chromatine
(hétérochromatine)
Donne 3 exemples de régulation épigénétique par la méthylation de l’ADN
- Inactivation du
chromosome X chez les
femelles
* Inactivation au hasard d’un
des deux chromosomes X
chez les femelles
* Expression d’un ARN non- codant (Xist)
* Recrutement de protéines
modifiant la chromatine
* Méthylation et compaction
en hétérochromatine
(corps de Barr).
* Modification du même
chromosome transmise
d’une génération cellulaire
à l’autre
– 2. Méthylation différentielle de promoteurs selon leur
activité
* Ilot CpG dans le promoteur de la globine
– Non méthylé dans les globules rouges
– Méthylé dans les autres tissus
– 3. Empreinte génomique parentale
– Répression stable tout au long de la vie d’un individu d’un seul allèle de
certains gènes selon son origine parentale
– Résulte de modifications de patrons de méthylation, appelées « marques
d’empreinte », dans des séquences spécifiques appelées « centres
d’empreinte »
ATTENTION: L’environnement peut affecter les patrons de
méthylation.
Explique le code d’histone
Des modifications d’histones agissent sur
l’empaquetage de la chromatine
- Des combinaisons différentes
de modifications post- traductionnelles des queues
N-terminales des histones
forment un « code histone »
qui est reconnu par d’autres
protéines pour modifier la
structure de la chromatine et
l’activité des gènes. - Ces combinaisons de
modifications sur les histones
entraînent des effets
transcriptionnels différents.
Donne les types de modification selon les acide aminé du code d’histone et d’enzymes qui participent au code d’histone
- Types de modifications:
– Lysines: acétylation, méthylation,
ubiquitination, etc.
– Arginines: méthylation
– Sérines: phosphorylation - Enzymes impliquées:
– Acétylation/désacétylation:
histone acétyltransférases
(HAT)/histone désacétylases
(HDAC)
– Méthylation/déméthylation:
histone méthyltransférases (HMT)/
histone déméthylases (HDM)
(mono-, di-, ou tri-méthylation)
– Phosphorylation/déphosphorylatio
n: kinases/phosphatases
Quelles sont Les protéines impliquées dans les modifictions d’histone et dit ce qu’elle font
- Writer: Enzyme qui ajoute une modification
acétyl, méthyl ou autre aux histones (HAT, HMT,
etc.) - Eraser: Enzyme qui enlève une modification
acétyl, méthyl ou autre aux histones (HDAC,
HDM, etc.) - Reader: Protéine qui reconnaît une ou des
modifications d’histones (domaine de
reconnaissance: bromodomaine,
chromodomaine)
À quoi sert l’acétylation d’histones
L’acétylation des histones favorise l’expression des gènes en affectant
l’empaquetage de la chromatine.
HAT (writer), HDAC (eraser) et protéines à bromodomaine (reader)
Explique le processus d’acétylation et de désacétylation d’histones
- Acétylation des histones:
– L’acétylation par les HAT promeut la
décondensation de la chromatine et
favorise l’expression des gènes (peut
affecter la charge des histones et la liaison
à l’ADN) ET.
– Les lysines acétylées peuvent être
reconnues par des protéines modifiant la
chromatine (HAT et protéines remodelant
la chromatine contenant un
bromodomaine).
– Les complexes HAT sont recrutés par des
facteurs de transcription régulateurs liant
l’ADN. - Désacétylation des histones:
– La désacétylation par les HDAC promeut la
condensation de la chromatine et réprime
l’expression des gènes.
– Les HDAC font partie de complexes
protéiques recrutés par des facteurs de
transcription régulateurs liant l’ADN.
À quoi sert la méthylation d’histones
La méthylation des histones active ou inhibe l’expression des gènes en affectant l’empaquetage de la chromatine. HMT (writer), HDM (eraser) et protéines à chromodomaine (reader)
Explique le processus des 3 methylation a des H3
– La méthylation de la lysine 9 de
l’histone H3 (H3K9) est associée à
une répression transcriptionnelle. La
marque H3K9méthyl est reconnue
par le chromodomaine de la protéine
HP1 qui forme l’hétérochromatine.
– La méthylation de H3K4 est associée
à l’activation transcriptionnelle. H3K4 est méthylée par des protéines
de la famille trithorax, des activateurs
globaux.
– La méthylation de H3K27 est
associée à une répression
transcriptionnelle. H3K27 est
méthylée par des protéines de la
famille polycomb, des répresseurs
globaux (EZHM2). La marque
H3K27méthyl peut recruter des
enzymes qui méthylent l’ADN.
– Les lysines peuvent porter un, deux
ou trois groupements méthyl.
