Ch 14: Régulation des gènes procaryotes Flashcards
Gène constitutif vs. gène régulé
gènes constitutif
- Toujours exprimé
- Niveau d’expression constant
- Ex) gènes «housekeeping»
Gènes régulés
- Exprimé au besoin
- Suite à des signaux
- Niveau d’expression variable
- Ex) métabolisme, survie suite à un stress, division cellulaire, développement
régulation de l’expression génétique
fig 14.1
Vue d’ensemble de la regulation de la transcription
La façon la plus commune de réguler l’expression génique chez les bactéries est d’agir sur l’initiation de la transcription
-Le taux de la synthèse de l’ARN peut être augmenté ou diminué
La régulation transcriptionnelle implique l’action :
de 2 types de protéines de régulations
- Répresseurs se lient à l’ADN et inhibent la transcription
- Activateurs se lient à l’ADN et augmentent la transcription
2 types de contrôle
- Contrôle négatif: régulation par des répresseurs
- Contrôle positif: régulation par des activateurs
Vue d’ensemble de la regulation de la transcription - les petites molécules effectrices
De petites molécules effectrices affectent aussi la régulation de la transcription
-Elles se lient aux protéines régulatrices et pas directement à l’ADN
Dans certains cas, la présence de petites molécules effectrices peut augmenter la transcription
-Ces molécules sont appelées inducteurs
-Elles fonctionnent de 2 façons
1-Se lient à l’activateur et
favorisent sa liaison à l’ADN
2-Se lient au répresseur et
prévient sa liaison à l’ADN
-Les gènes régulés de cette façon sont dits inductibles
Dans d’autres cas, la présence de petites molécules effectrices peut inhiber la transcription
- Corépresseurs se lient aux répresseurs et les aident à se lier à l’ADN
- Inhibiteurs se lient aux activateurs et préviennent leur liaison à l’ADN
- Gènes régulés de cette façon sont appelés répressibles
Effecteur qui se lie au répresseur
fig 14.2
- Les prots régulatrices ont 2 sites de liaison
- Un pour un petit effecteur
Effecteurs qui se lient l’activateur
fig 14.3
Opéron, promoteur, terminateur, opérateur
Opéron: unité régulatrice qui code pour plus d’un gène strcutural, (polycistronique), sous contrôle d’un promoteur
Promoteur: Lieu de début de la transcription, où se lie la polymérase, séquence dans un gène iportante pour l’initiation de la transcription
Terminateur: Lieu de la fin de la transcription
Opérateur: séquence de nucléotides qui est un site de liaison pour une prot régulatrice
opéron lactose et tryptophane sont imp pour bact
Régulation de l’opérons lactose (lac)
A la fin du 20ème siècle, les chercheurs ont remarqués que:
- Une enz particulière apparait dans la cellule slmt quand la cellule est exposée au substrat de cette enz
- Cette observation fut connue sous le nom d’adaptation enzymatique
François Jacob et Jacques Monod de l’Institut Pasteur de Paris se sont penches sur ce phenomene (prix nobel)
-Ils se sont particulièrement interessé au métab du lactose chez E.coli
Pour déterminer si c’est le gène spécifique qui est responsable
On prend un bactérie
- 2 cultures; un avec le gène un qui ne l’exprime pas (mutation, enlèvement)
- Pour prouvé que c’est le gène muté ajouté le plasmide qui porte le gène et les fonctions reviennent c’est le gène
L’Opéron lac
Un opéron contient plusieurs séquences importantes d’ADN
- Promoteur; terminateur; gènes structuraux; operateur
- Figure 14.4a montre l’organisation et la régulation transcriptionnelle des gènes du lac opéron
Il y a 2 unités transcriptionnelles distinctes
1- l’opérons lac proprement dit
2- le gène lacI
L’opéron lac - 2 unités transcriptionnelles distinctes - 1) l’opérons lac proprement dit
a. éléments d’ ADN
- Promoteur se lie à l’ARN polymérase
- Opérateur se lie à la prot lac répresseur
- CAP site se lie au Catabolite Activator Protein (CAP)
b. Gènes Structuraux
- lacZ code pour la béta-galactosidase
- -Dégrade enzymatiquement le lactose et ses analogues
- -Convertit le lactose en allolactose (un isomère)
- lacY code pour la perméase
- -Prot memb requise pour le transport du lactose et ses analogues
- lacA code pour le galactoside transacétylase
- -Modifie de façon covalente le lactose et ses analogues
- -Sa fonctionnalité cependant, reste encore non claire
L’opéron lac - 2 unités transcriptionnelles distinctes- 2) le gène lacI
Pas considéré comme faisant parti du lac opéron
A son propre promoteur, le promoteur i
Exprimé de façon constitutive à un niveau bas
Code pour le lac répresseur
La protéine lac répresseur fonctionne sous forme d’un tétramère
Seulement une petite quantité est nécessaire pour réprimer le lac opéron
L’ Opéron lac est régulé par la Protéine Répresseur
L’opéron lac peut être régulé au niveau de la transcription
- Par la protéine répresseur
- Par la protéine activateur
La première façon est le mécanisme de control inductible négatif
- Implique la protéine répresseur lac
- L’inducteur est l’allolactose
- -Il se lie au répresseur lac l’inactive
Figure 14.5
Le cycle de l’opéron lac – induction et répression
fig 14.6
L’opéron lac est aussi régulé par une protéine activatrice
L’opéron lac peut être régulé d’une autre manière connue par : répression de catabolite
Quand la bactérie est exposée au lactose et au glucose: la bact utilise le glucose en premier et la répression de catabolite empêche l’utilisation du lactose
Quand le glucose est épuisé: la répression catabolique est levée et l’opéron lac est exprimé
La petite molécule effectrice dans la répression de catabolites n’est pas le glucose.
Cette forme de régulation implique une petite molécule , AMP cyclique (AMPc)
- Produite à partir de l’ATP via une enzyme l’adénylyle cyclase (= adénine, adénylate)
- L’AMPc se lie à la prot activatrice connue sous le nom de prot activatrice de catabolite (catabolite activator protein) (CAP)
Le complexe AMPc-CAP est un exemple de régulation transcriptionnelle qui est inductible et sous control positif
-Le complexe AMPc-CAP se lie au site CAP prêt du promoteur lac et augmente la transcription
En présence de glucose, l’enzyme adénylate cyclase est inhibée
-Ce qui diminue les niveaux de AMPc dans la cellule
–De ce fait AMPc n’est plus disponible pour se lier au CAP
—Le taux de transcription est diminuée
fig 14.7
Opéron lac a 3 sites Opérateurs pour le répresseur lac
Des études génétiques et des images cristallographiques ont montré que la liaison du lac répresseur est plus complexe.
3 sites opérateurs ont été découverts
- O1: près du promoteur (légèrement en aval)
- O2: plus loin dans la région codante du lacZ
- O3: un peu en avant du promoteur
Figure 14.8
Les combinaisons de O1 avec O2 ou O3 donne une répression significative donc c’est important
Le combinaisons de tous les 3 trois est le plus important
