Chapitre 19: régulation transcriptionnelle eucaryote

Question 1

Quelles sont les similitudes et différences entre la régulation transcriptionnelle eucaryote et bactérienne?

Answer 1

Similitudes:

• utilisation facteurs de transcription (activateurs et répresseurs)
• étape la plus ciblée: initiation
• activateurs composés de 2 domaines

Différences

• nucléosomes des eucaryotes demandent recrutement de nouveaux complexes
• qté de facteurs de trans. pour 1 seul gène est beaucoup plus grand chez eucaryotes
• amplificateurs

Question 2

Qu’est-ce qu’un amplificateur?

Answer 2

Regroupement de sites de liaison pouvant activer un gène à distance, en amont ou en aval de celui-ci.

Question 3

Vrai ou faux: il existe plusieurs types de régulation transcriptionnelle eucaryote.

Answer 3

Vrai, au contraire des bactéries.

Question 4

À quels niveaux est régulée l’expression des gènes eucaryotes?

Answer 4

1. Accessibilité chromatine (nucléosomes)
2. Initiation de la transcription -> étape la plus économique énergétiquement, donc la plus commune
3. Épissage
4. Stabilité des ARNm produits (régulation de la demi-vie des ARN)
5. Modifications post-traductionnelles sur les protéines

Donc régulation tout au long de la production.

Question 5

Qu’est-ce que des séquences cis-régulatrices?

Answer 5

Localisées sur le même chromosome que le gène que l’on veut réguler.

Question 6

Qu’est-ce que des facteurs agissant en trans?

Answer 6

Les protéines (facteurs de transcription).

N’ont pas besoin d’être produites par même chromosome que celui sur lequel elle agit.

Question 7

Vrai ou faux: les mécanismes de régulation sont conservés de la levure jusqu’aux mammifères.

Answer 7

Vrai.

• activateurs composés de 2 domaines (liaison et d’activation)
• répresseurs fonctionnent de plusieurs manières, dont le gene silencing qui n’est pas présent chez bactérie

Question 8

Sous quels motifs les activateurs eucaryotes se lient-ils aux sites de liaison?

Answer 8

1. Motif hélice-coude-hélice (comme bactéries)
2. Motif à doigt de zinc
3. Motif de fermeture éclair à leucine
4. Motif hélice-boucle-hélice
   (voir image pour les reconnaître)

Structures bien définies pour domaines de liaison.

Question 9

Quelle est la structure des domaines d’activation?

Answer 9

Ils n’ont pas de structure bien définie, mais on peut retrouver des unités répétées et un caractère hydrophobe.
Plus il y a d’unités répétées, plus la réaction activatrice est forte.

Question 10

Comment se fait l’activation par recrutement?

Answer 10

Pas de contact direct avec l’ARN pol: recrutement indirect

-courbure dans l’ADN par prots peut être essentielle

Question 11

Que vont recruter les activateurs eucaryotes?

Answer 11

1. Modificateurs remodeleurs pour ouvrir promoteur
2. Machinerie de transcription: complexes de facteurs généraux de transcription (comme TFIID et médiateur)
3. Complexes protéiques stimulant initiation et élongation de la Pol II

Question 12

Quels sont les types de modificateurs d’histones?

Answer 12

1. Histone acétyltransférase (acétylation de Lys)
2. Complexe de remodelage (comme SWI)

Rôle: rendre accessible les régions importantes (promoteur, régions régulatrices) des nucléosomes

Question 13

Que se passe-t-il lorsque des activateurs se lient aux amplificateurs?

Answer 13

Ces régions sont localisées très loin du promoteur.

Une courbure de l’ADN avec protéines architecturales est essentielle pour recruter complexes protéiques au promoteur

Question 14

Qu’est-ce qu’un isolateur?

Answer 14

Comme l’amplificateur agit à grande distance, il doit choisir entre gènes à activer. Pour ce faire: l’isolateur brise les communications entre promoteur et amplificateur

Question 15

Qu’est-ce que le contrôle combinatoire?

Answer 15

Très fréquent chez eucaryotes.
Synergie entre les activateurs.
collaboration > somme individuelle

Question 16

Quelles sont les situations possibles de contrôle combinatoire?

Answer 16

1. Deux activateurs pour recruter 1 complexe (soit 1 commun, ou plus) donc recrutement beaucoup plus efficace

OU quand la fixation de l’un aide l’autre:

2. Contact direct entre 2 activateurs
3. Recrute un remodeleur de nucléosome qui dévoile site fixation du 2e
4. La seule fixation du 1er déroule assez le nucléo

Question 17

Expliquer l’exemple de synergie pour le gène HO de la levure.

Answer 17

Contrôlé par 2 régulateurs.

Site de fixation de SBF est proche du promoteur, mais a besoin d’aide pour se fixer.
Site de fixation de SWI5 est loin, mais n’a pas besoin d’aide pour se fixer, DONC:

1. SWI5 recrute modificateurs nucléosomes pour aider SBF
2. SBF se fixe
3. SBF recrute machinerie de transcription (en recrutant médiateur) -> expression du gène

Question 18

Quels sont les avantages du contrôle combinatoire?

Answer 18

1. Intégrer plusieurs sources d’information, plusieurs paramètres de l’environnement cellulaire.
2. Transcription plus efficace

Question 19

Vrai ou faux: tous les activateurs ont le même signal.

Answer 19

Chaque activateur a son propre signal.

Question 20

Quels sont les modes de répression eucaryote?

Answer 20

Le mode de répression d’encombrement stérique bactérien n’existe pas chez les eucaryotes (site opérateur chevauchant le promoteur)

1. Compétition: se fixe à l’ADN qui chevauche site de fixation d’un activateur (inhibe activation de ce gène)
2. Inhibition (site près d’un activateur et interagit avec lui)
3. Répression directe: se fixe en amont et va interagir avec machinerie de transcription comme médiateur
4. Répression indirecte (la plus commune): par modificateurs d’histones pour changer accessibilité (comme avec histone désacétylase)

Question 21

Comment est-ce que le signal mène à la modification d’un activateur?

Answer 21

1. Stimuli extérieur
2. Ligand se fixe à son récepteur
3. Changement allostérique du récepteur
4. Fixation est communiquée au domaine intracellulaire
5. Régulateur transcriptionnel va migrer au noyau et intervenir dans transcription

Cascade très complexe.

Question 22

Qu’est-ce que le gene silencing et quelles sont les 2 manières de fonctionner?

Answer 22

Le gene silencing est une répression complète de multiples gènes sans avoir besoin de sites spécifiques de fixation.

1. Par modif d’histone
2. Par modif d’ADN

Question 23

Expliquer l’effet de position dans le gene silencing.

Answer 23

Gène éteint en raison de sa position dans le chromosome et non les conditions environnementales. Les seules régions transcrites sont celles de l’euchromatine.
Les régions éteintes: hétérochromatine (télomères aux extrémités des chromosomes et centromères soit centre des chromosomes)

Question 24

Expliquer le silencing par modifications d’histones et donner un exemple.

Answer 24

En raison des modifications apportées sur les queues d’histones (méthylation, phosphorylation) qui vont impacter transcription soit:

1. Phosphorylation
2. Méthylation:

Exemple: protéine HP1
A un chromodomaine qui reconnaît la lysine méthylée à la position 9 du gène et initie la condensation de chromatine en hétérochromatine -> silencing

Question 25

Expliquer le silencing par modification d’ADN.

Answer 25

1. Désacétylation
   Formation d’hétérochromatine au niveau des télomères (extrémités chromosome) suite au recrutement d’un complexe histone désacétylase. Peut être transmis (diffusé).
2. Méthylation de l’ADN par ADN-méthylases
   - répression complète, permanente
   - machinerie de la transcription ne pourra pas reconnaître et se fixer
   - aussi: des répresseurs reconnaissent l’ADN méthylé et viennent se fixer -> prots recrutent des complexes qui remodèlent les nuclésomes (gène éteint complètement et de manière permanente)

Question 26

Expliquer le silencing par rapport aux copies parentales et donner un exemple.

Answer 26

Parfois 1 seule copie va être exprimée.

Exemple:
Gènes humains Igf2 et H19, seulement 1 gène peut être transcrit. Raison: méthylation empêche fixation d’un isolateur, alors l’amplificateur active seulement Igf2

Question 27

Qu’est-ce que l’hérédité épigénétique?

Answer 27

Étude de changement d’activité des gènes (sans mutation) qui se transmettent aux prochaines générations.

Question 28

Comment fonctionne la transmission héréditaire de l’ADN méthylé?

Answer 28

Par les méthylases de maintenance.

1. Méthylases reconnaissent les ADN méthylés seulement d’un côté (1 copie parentale)
2. Ajoutent groupement méthyle sur cytosine selon un pattern
   * *
3. Rétablir schéma que l’on avait au départ -> garder le silencing au travers des divisions cellulaires

Question 29

Quel est le rôle des isolateurs dans le gene silencing?

Answer 29

Bloquer la propagation de la répression du gene silencing (comme ils bloquent les activateurs)