Chapitre 19 : Régulation des gènes au cours du développement et de l'évolution Flashcards
L’organisme humain contient plus de ? types cellulaires différents provenant tous d’une seule cellule, l’oeuf fécondé.
Les cellules contiennent tous le même ?, tout en ayant morphologie/fonction/structure cellulaire différents.
Elles expriment des gènes communs, combien? et des gènes spécifiques à un certain type cellulaire.
200
code génétique
un peu moins de 50%
Quelles sont les 3 stratégies permettant aux cellules génétiquement identiques d’exprimer des gènes distincts les amenant à se différencier en un type précis de cellule?
- Localisation des ARNm
- Contacts cellule-cellule (cellule influence une autre cellule par contact)
- Diffusion de morphogènes
1. Localisation des ARNm
Distribuer ? des ARNm clés pendant la division cellulaire, qui codent le plus souvent pour ? et ?
Ils sont transportés le long d’éléments du cytosquelette ? ou ? et utilisent ? avec une séquence spécifique qui lie le 3’UTR de l’ARNm
asymétriquement
activateurs et répresseurs
filaments d’actine ou microtubules qui sont asymétriques (croissance polarisée vers l’extrémité +)
protéine adaptatrice
3. Diffusion de morphogènes
Le positionnement des cellules dans l’embryon joue un rôle crucial dans leur développement.
Cellules ? de l’embryon de drosophile = tête, antennes, cerveau
Cellules ? = organes génitaux et abdomen
Qu’est-ce qu’un morphogène?
Un groupe de cellules sécrètent des morphogènes. Plus la cellule réceptrice est proche des cellules sécrétrices, plus le signal est ?. L’induction de certains gènes est dépendante du niveau d’induction par le morphogène.
antérieures
postérieures
molécule signal sécrétée qui contrôle l’information de position
fort
Communication entre un récepteur membranaire et le noyau de la cellule = ?
3 modes principaux (lors de la liaison du ligand au récepteur)=
transduction du signal
- Cascade enzymatique (modifie des protéines régulatrices nucléaires)
- Relâchement de protéines régulatrices (qui migrent jusqu’au noyau)
- Clivage protéolytique de la portion intracytoplasmique du récepteur (relâché et migre jusqu’au noyau et influence protéines régulatrices)
Type sexuel de S. cerevisiae
Exemple de quelle stratégie?
S. cerevisiae peut se diviser par ?. Les chromosomes répliqués sont distribués entre 2 cellules qui ont des particularités?
? de type sexuel = permet à une cellule de passer d’un type sexuel à l’autre. Chez S. cerevisiae, elle est sous le contrôle du gène ?
La répression de ce gène dans la cellule fille se fait par ?, qui nécessite des protéines adaptatrices pour migrer sur le brin d’actine : ? et ?
Localisation des ARNm
bourgeonnement
cellule mère plus grosse et cellule fille plus petite qui ne doit pas pouvoir se répliquer
commutation
HO
Ash1
She2 (lie 3’UTR de l’ARNm Ash1) et She3 (lie molécule myosine).
*Puis She2 et She3 s’associent ensemble et font le lien entre ARNm Ash1 et filament d’actine
Sporulation chez B subtilis
Exemple de quelle stratégie?
B subtilis peut former des spores (forme de vie très résistante) quand les conditions environnantes sont hostiles donc défavorables.
Première étape consiste en une division asymétrique par un septum, qui sépare ? et ?.
Le préspore contient une forme active d’un facteur spécifique = ?, qui s’associe à ? pour transcrire ?, une protéine membranaire qui se loge dans le septum. Un récepteur dans cellule mère lie ce dernier. Cela active la conversion protéolytique de ? en ?. L’ARN pol ? dirige transcription des gènes qui mèneront à la mort de la cellule mère.
Contact cellule-cellule
Préspore et cellule mère
sigma F
ARN polymérase
spoIIR
pro-sigmaE en sigmaE
sigmaE
Commutation par Notch
Exemple de quelle stratégie?
Le tube neural chez les insectes se forme à partir de l’ectoderme neurogénique. 2 types cellulaires générés = ? et ? avec quel patron?
Comment cela est-il possible : neurone en développement exprime ? à sa surface, qui lie récepteur ? à la surface des cellules épidermiques. Clivage de la portion intracytoplasmique du récepteur, qui migre au noyau et active ?. Cela active transcription des gènes codantr pour les répresseurs des gènes neuronaux.
Contact cellule-cellule
Cellules épidermiques et neurones (même patron de 1 neurone entouré de plusieurs cellules épidermiques)
Delta
Notch
Su (H)
Sonic hedgehog
Exemple de quelle stratégie?
Chez les vertébrés, les cellules de l’ectoderme dorsal forment le tube neural. Les cellules au niveau ventral forment la notochorde et la plaque du plancher. Elles sécrètent ? et il y a formation de ? de ventral vers dorsal.
SHH module l’expression de ?, un activateur de la transcription. Sa translocation au noyau est inhibé par ?. Quand SHH inhibe ce dernier, cela active la migration de GLI au noyau. GLI active un jeu de gènes différents en fonction de sa concentration.
Diffusion de morphogène
SHH
gradient
GLI
PTCH
(Bcp de SHH inhibe PTCH qui inhibe translocation de GLI, alors si on a bcp de SHH, on se ramasse avec bcp de GLI dans le noyau.)
Biologie moléculaire de l’embryogenèse de la drosophile
Qui l’a utilisée comme modèle de lab en premier et quelle date?
C’est un modèle de choix pour étudier embryogenèse pour 2 raisons : (2)
Étapes embryogenèse…
1- Fécondation oeuf mature par spermatozoide = ?
2- Noyaux se divisent dans la même cellule = ?
3- Noyaux migrent vers ?
4- Noyaux se divisent 3x (6000 noyaux au total) et s’entourent de membrane
5- Peuvent donner tous les types cellulaires = ?
Les noyaux les plus en contact avec ? vont se différencier en cellules polaires, qui donneront naissance aux cellules ?. Gradient comment? Les autres cellules sont des cellules somatiques.
Thomas Hun Morgan (1908)
- Reproduction rapide (10 jours)
- Gradient de protéines régulatrices comme mode principal de régulation du développement
zygote
syncytium
la périphérie
totipotent
ARNm Nanos
germinales
Plus concentré au niveau postérieur
Régionalisation dorso-ventrale (drosophile)
Dans l’oeuf non-fécondé, la protéine ? est distribuée uniformément.
Dans l’oeuf fécondé, quand les noyaux ont rejoint le cortex, celle-ci est :
- dans le noyau des cellules en région ?
- dans le cytoplasme des cellules en région ?
Le gradient de la protéine est régulé par le ligand ? qui se lie au récepteur ?.
Dorsal
ventrale
dorsale
Spatzle (protéine distribuée selon gradient ventro-dorsal dans matrice extracellulaire)
Toll (récepteur membranaire liant Spatzle activé après fécondation)
Migration nucléaire de Dorsal
? est couplé à Dorsal et inhibe son import dans le noyau.
La liaison de Spatzle au récepteur Toll active kinase ?.
Elle phosphoryle ?, ce qui provoque sa dégradation.
Libération de Dorsal qui migre vers le noyau.
*Cet évènement se produit dans les régions avec bcp de Spatzle donc région ? et peur dans région ?.
Cactus
Pelle
Cactus
ventrale
dorsale
Dorsal comme activateur de 3 gènes
Dorsal peut activer la transcription de 3 gènes : les nommer?
Leur activation est dépendant de la concentration de Dorsal… nommer en ordre, ceux qui sont activés avec la plus grande concentration de Dorsal : ?
Mais pourquoi r et s sont insactifs dans le mésoderme (section de la drosophile)?
Sog (4 sites optimaux), rhomboid (1 site optimal, 3 sites faibles), twist (2 sites faibles)
*Les sites optimaux font que l’activation a plus de chances d’arriver avec des concentrations faibles de Dorsal
Twist, rhomboid, sog
présence de Snail, qui est un répresseur uniquement exprimé dans les cellules du mésoderme. Les gènes Rhomboid et Sog ont des sites de liaison à Snail.
Segmentation antérieur/postérieur drosophile
La segmentation est initiée par des ARNm localisés aux pôles antérieur et postérieur de l’oeuf non fertilisé.
Quels sont les 3 ARNm principaux et ou sont-ils localisés?
*Ils sont synthétisés par l’ovaire de la mouche maternelle et déposés par des cellules nourricières à l’extrémité antérieure de l’oeuf immature.
Bicoid en antérieur (3’UTR différent donc pas transporté et reste en antérieur)
Oskar et Nanos en postérieur (transportés par microtubules via 3’UTR)
Régulation de Hunchback (drosophile)
Est essentiel pour quoi?
Sa transcription est activée par des niveaux élevés et intermédiaires de ?.
Sa traduction est inhibée par ?, qui se lie au 3’UTR de l’ARNm hunchback et empêche sa traduction
Donc, traduction de Hunchback est activée dans la portion ? et inhibée dans la portion ? (gradient de prot hunchback formé)
De plus, Hunchback est un répresseur transcritpionnel des gènes ?.
- ? réprimé par qté élevée
- ? réprimé par qté intermédiaire
- ? réprimé par qté faible
à la subdivision de l’embryon en une série de segments (protéine clée)
Bicoid
Nanos
antérieure
postérieure
*À la base, Hunchback est distribué uniformément dans l’oeuf, mais Bicoid est concentré dans la partie antérieure alors que Nanos est concentré dans la partie postérieure.
gap
Kruppel
Knirps
Giant
Gène de parité segmentaire
Gène ? aussi appelé eve, est exprimé en une série de 7 alternances de bandes (parité segmentaire). Chaque parité segmentaire contient des cellules exprimant très fortement eve, séparé par des cellules exprimant très peu eve.
Région régulatrice qui contient ? enhancers séparés qui produisent ? bandes différentes
Comment font ces enhancers pour travailler indépendamment les uns des autres pour produire des effets additifs?
even-skipped
5
7 (en ordre : 37, 2, 46, 1, 5)
par la répression transcriptionnelle à courte portée qui assure l’autonomie des enhancers
