Contrôle de l'expression chez les eucaryotes Flashcards
Qu’est-ce qui différencie les cellules d’un organisme
Le degré d’expression des gènes
où se situe le contrôle principal
au niveau de la transcription (au début de la transcription)
Quel est le % d’ARNm qui est exprimé spécifiquement dans une cellule donnée
10%
Quelles sont les 2 classes d’abondance
ARNm abondants: moins de 100 séq diff dans une cellule et ont 1000 à 10000 copies/ cellule Classe complexe (ARNm rares): 10 000 seq diff et moins de 10 copies/cell
Quelles sont les 2 techniques pour mesurer l’abondance
Les puces à ADN: synthétisation d’une puce sur oligo correspondant au gène et hybridation des ARNm isolés = détermine ARNm présents dans tissu
ARN-seq: Isolation de l’ARN du tissu, transcriptase réverse (ARNm en ADNc), séquençage des ADNc et mesure le nb de fois que l’ADNc est séquencé
Dans quelle phase se produisent la réplication et la transcription
L’interphase (chromatine)
Quels sont les 2 types de chromatine
Eurochromatine: peu condensée, régions exprimées, peu coloré
Hétérochromatine: condensée, pas exprimée, foncée
Quels sont les 2 types d’hétérochromatine
Constitutive: dans toutes cell, à tout les stades cell, peu exprimée, faible densité
Facultative: pas toutes cell, certains stades
où est le corpuscule de Barr
collé sur la paroi (inactif et condensé)
où on retrouve les chromosomes polythènes et qu’est-ce
dans les glandes salivaires. c’est un alignement d’env brins d’ADN
Par quelle enzyme la chromatine est facilement digérée
la DNAse I pancréatique
Quelle protéine est importante pour la formation de sites sensibles à la DNAse I
Les protéines HMG (high mobility group proteins)
Quelles sont les caractéristiques des protéines HMG
Migrent rapidement
Basiques
Comment enlever les HMG de la chromatine
Sln NaCl qui entraine la perte de sensibilité à la DNAse I (Rx réversible)
Quelles sont les 3 super-familles de protéines HMG
HMGB: lient ADN de façon non-spécifique
HMGA: lient régions riches en AT (AT hook)
HMGN: lient l’ADN sous forme de nucléosome
Comment sont introduites les coupures dans l’ADN à des sites spécifiques et hypersensibles
lorsque la chromatine est traitée avec de très faibles concentrations de DNAse I
Qui suis-je: tous les gènes actifs ont un ou plusieurs de ces sites
sites d’hypersensibilité à la DNAse I
Qu’est ce qu’un pontage au formaldéhyde
formaldéhyde réagit avec les groupements NH2 des chaines latérales des Lys et Arg. Les autres molécules doivent être à moins de 2A du formaldéhyde pour qu’ils se lient de façon covalente
Qu’est-ce que la technique F.A.I.R.E.
formaldehyde-assisted isolation of regulatory elements.
La technique permet d’enrichir les séquences qui correspondent aux sites d’hypersensibilité à la DNAse I, aux sites de début de transcription et aux promoteurs actifs
Quelle est la méthode d’immunoprécipitation de la chromatine
chromatine avec protéine d’intérêt, pontage et fragmentation de la chromatine.
Anticorps fixé sur support solide et lavages à l’histone. Protéines restantes sont les protéines liées à l’ADN.
Renversement du pontage (65°) et purification de l’ADN (libère l’ADN de la chromatine)
Technique de PCR avec amorces spécifiques ou séquençage (identification de l’ADN)
Que sont les locus control regions (LCR)
sites hypersensibles à la DNAse I, rôle dans l’expression des gènes B-thalassémie, reconnu par protéine dans cellule érythroide (restructuration de la chromatine, ce qui permet l’expression des gènes dans cette région)
Qui suis-je: je suis constitué de multiples éléments et je me retrouve près des promoteurs par le biais de boucles dans l’ADN
LCR
Quelles sont les 4 familles de complexes de remodelage
SWI/SNF
ISWI
CHD
INO80
Quelles sont les 5 propriétés des familles de complexes de remodelage
1- affinité pour le nucléosome
2- domaines protéiques qui reconnait les histones modifiées
3- domaine ATPase dépendant de l’ADN
4- domaine/sous-unité régulant le domaine ATPase
5- domaine/sous-unité intéragissant avec les facteurs de transcription
Quels sont les 4 effets que peut avoir le complexe SWI/SNF
repositionnement
éjection d’un octamère
déballement
éjection d’un dimère
Quelles sont les 2 classes distinctes d’éléments du promoteur
Les éléments de base qui permettent l’assemblage de l’appareil de transcription de base (promoteur de base)
Les éléments activateurs qui sont reconnus de façon spécifique par des protéines qui augmentent l’activité du promoteur de base
Quels sont les 4 élément de base du promoteur
Site Inr (initiateur): site le plus fréquent, entre -2 et +5 et englobe le site d’initiation de la transcription
Boite TATA: situé à 30pb en amont du site de départ, long de 7 pb, séquence bien définie chez 10 à 25% des promoteurs
Sites BRE: un des 2 est présent dans un promoteur de base. agit avec boite TATA pour initier la transcription
Sites DPE et MTE: se chevauchent et se retrouvent dans les promoteurs qui n’ont pas de boite TATA
Quels sont les 2 grands modes d’initiation de la transcription
Le mode focalisé: la transcription débute à un ou quelques sites très rapprochés. Retrouvé chez promoteurs ayant une boite TATA et chez les gènes dont l’expression est régulée
Le mode dispersé: où il existe pls sites faibles d’initiation de la transcription. Retrouvé dans les gènes housekeeping (maintient fonction cellulaire de base, niveau faible de transcription)
Quels sont les 6 facteurs, qui avec la RNAPII, forment l’appareil de transcription de base
TFIIA, B, D, E, F, H
Qui suis-je: je contient une sous-unité appelée TBP (TATA binding protein)
TFIID
Quels sont les facteurs associés aux 3 types de polymérase
RNA pol I: SL1
RNA pol II: TFIID
RNA pol III: TFIIIB
Comment appellent-on les 11 protéines associées à TBP dans TFIID
TAF (TBP associated factors)
Caractéristiques de la protéine TBP (3)
polyeptide de 38 kD
structure selle de cheval
interaction avec le sillon mineur de l’ADN
Quel est l’effet de la fixation de TBP à l’ADN
Induit une courbure d’environ 80 degrés et une déformation de l’ADN
(courbure permet une meilleur interaction entre les facteurs de transcription de base et l’ARNp. Glissement d’un nuc, ce qui facilite l’assemblage du PIC sur l’ADN)
Étapes d’assemblage du complexe de transcription in vitro sur un promoteur à boite TATA
Le facteur TFIID se fixe à la boite TATA par l’intermédiaire de la sous-unité TBP (il est possible que TFIIA active TBP pour qu’il se fixe à l’ADN
TFIIB se fixe en amont de la boite TATA et interagit avec le site BRE. TFIIB interagit directement avec la RNAPII et participe à son recrutement dans le complexe
La RNAPII vient se fixer et est escorté par TFIIF. RNAPII ne peut entrer dans le complexe si TFIIF n’est pas présent.
Enfinm TFIIE et TFIIH complètent la formation du complexe de préinitiation
V/F: In vivo, le complexe de préinitiation est déjà assemblé et est recruté tel quel sur le promoteur
Vrai
Qui suis-je: je suis un facteur très important impliqué dans la réparation de l’ADN. Je possède plusieurs activités enzymatiques, dont une activité kinase qui, en phosphorylant le CTD, permettrait à la polymérase de se défaire des autres facteurs généraux de transcription et à la phase d’élongation de débuter
TFIIH
Que sont les enhancers
des éléments capable d’agir à grande distance du promoteur
Comment on identifie les éléments activateurs
on fusionne le promoteur à un gène rapporteur dont on peut mesurer l’activité, après l’avoir induit dans des cellules en culture. On refait la même chose, mais après avoir introduit des mutations dans le promoteur, qui mènent à une réduction de l’activité du gène rapporteur, ce qui permet d’identifier la région du promoteur qui contient des éléments de régulation
Quels sont les 3 éléments activateurs communs
Boite CAAT: située entre -70 et -80. la délétion de cet élément réduit l’efficacité du promoteur
Boite CG: pls copies de cet élément dans un promoteur. Reconnu par SP1
Élément octamère: présent dans le promoteur de pls gènes dont le gène de la chaine légère de l’immunoglobuline kappa (Igkb)
Qui suis-je: située entre -70 et -80. la délétion de cet élément réduit l’efficacité du promoteur
Boite CAAT
Qui suis-je: pls copies de cet élément dans un promoteur. Reconnu par SP1
Boite CG
V/F: la présence d’un élément dans un promoteur est suffisant pour prédire si ce gène sera activé dans un tissu donné
Faux, d’autres éléments peuvent aussi être impliqués
Que sont les régions d’ADN qui bloquent l’action non désiré d’un enhancer sur un promoteur. Ces régions d’ADN recrutent des protéines qui induisent une restructuration de la chromatine et empêchent les enhancer d’agit sur certaine promoteurs
Isolateurs
Que sont les éléments contrôlant la réponse à un signal
Éléments qui sont présents seulement dans les gènes dont l’expression est contrôlée par le même agent de régulation. Ce sont des éléments spécifiques. Ils sont reconnus par des facteurs qui coordonnent la transcription des groupes de gènes
Donnez un exemple d’un élément contrôlant la réponse à un signal
Réponse au choc thermique. Lorsque les cellules sont soumises à des températures élevées, la synthèse se plusieurs ARNm spécifiques est induite
Qu’est-ce que le complexe médiateur
un gros complexe formé de plus de 31 protéines. Il s’associe aux facteurs de transcription généraux et à l’ARN polymérase II et intègre l’information provenant des différents activateurs liés au promoteur (agit comme co-activateur)
Quelles sont les 2 conditions pour qu’une protéine puisse agit comme activateur d’un gène
1- être capable de se fixer à l’ADN ou à une protéine déjà fixée à l’ADN (souvent sous forme de multimère)
2- être capable d’interagir avec le PIC ou d’autres facteurs de transcription afin d’activer la transcription
Quels sont les 4 domaines qui interagissent avec les régions d’activation
1- domaine riche en aa acides (chargés -): Gal4 interagit avec TFIIB
2- domaine riche en glutamines: Sp1 se lie à la boite GC
3- domaine riche en prolines: CTF se lie à la boite CAAT
4- 9aaTAD: domaine de 9 aa retrouvé dans un grand nombre de facteurs de transcription
Quels sont les domaines de fixation et de dimérisation
Doigts de zinc: motif structural formé par la coordination d’un atome de zinc à des aa d’une protéine
Zipper de leucine: séquence d’aa ayant une leucine à tous les 7 résidus et formant une hélice alpha
HTH (hélice-tour-hélice) et HLH (hélice-loop-hélice): HLH possède 2 hélices alpha amphipatiques et possèdent une région basique adjacente au comaine bHLH (fixation ADN)
Quels sont les 2 motifs structuraux des doigts de zinc
Cys2/His2: motifs généralement en série dans la protéine. Env 1% des mammifères contiennent des doigts de zinc, elles n’interagissent pas toutes avec l’ADN (peut être avec ARN, protéines, lipides, petites molécules)
(chez TFIIA, 9 doigts arrangés en tandem qui interagissent avec le sillon majeur de l’ADN à tous les 5 pb)
Cys2/Cys2: les 2 histidines sont remplacés par des cystéines. 1 à 2 copies/protéine. caractéristique des récepteurs stéroidiens
Dans quels facteurs la région adjacente aux leucines est très basique et peut interagir avec le sillon majeur de l’ADN
facteurs bZip
V/F: il faut que 2 membres du dimère aient la région basique pour qu’il y ait fixation
Vrai
Quels sont les 7 cas de régulation de l’activité des facteurs de transcription
1- protéine synthétisée (ex: homéoprotéines)
2- protéine phosphorylée, phosphates ajoutés (ex: HSTF)
3- protéine déphosphorylée, phosphates enlevés (ex: cJUN oncoegène)
4- liaison de ligand, ligand qui se fixe à la protéine (ex: récepteurs stéroidiens)
5- clivage pour libérer le facteur actif, prot lié à une membrane, ne peut pas intéragir avec élément, clivage, reste juste partie transmembranaire (ex: SREBP)
6- libération par inhibiteur, inhibiteur lié à protéine inactive, libération (NFkB)
7- changement de partenaire, lié à un partenaire inactif, changement de partenaire (ex: HLH)
Qui suis-je: petites protéines basiques, caractérisées par un domaine C-terminal globulaire qui permet la dimérisation de la protéine et sert de base à l’assemblage du nucléosome
Histones
Quelles sont les 5 classes d’histones
H2A, H2B, H3 et H4
Donnez des exemples de variants d’histones (4)
CenpA (sim à H3): associé aux régions centromériques
H2A.Z: associé aux promoteurs de gène en train d’être transcrits, empêche la formation d’hétérochromatine et stabilise le génome
H2A.X: liaison aux sites de brisure double-brin de l’ADN et marque l’ADN en train d’être réparé
H3.3: associé aux gènes qui sont transcrits
Nommez 3 modifications d’histones
L’acétylation et la méthylation du groupement amino E de la lysine
La méthylation du groupement amino libre de l’arginine
La phosphorylation du groupe hydroxyle de la sérine ou de la thréonine
Méthode de la méthylation et d’acétylation
Méthylation: ne décompacte pas la chromatide et change pas la forme ou la charge. Augmentation de l’hydrophobicité
Acétylation: active les gènes, perte de charge positive et modification de la forme
Qu’est-ce que l’ensemble des modifications transmissibles d’une génération à l’autre, et réversible, de l’expression génique sans modifications des séquences nucléotidiques
L’épigénétique
L’acétylation des histones est catalysée par quel type d’enzymes
HATs (acétylases d’histones)
Qui suis-je: un mécanise épigénétique très important qui permet de réguler l’expression des gènes et est impliqué dans l’inactivation du chromosome X et dans l’inactivation des éléments répététifs (éléments dérivés des rétrovirus)
La méthylation de l’ADN
Que sont les îlots de CpG
des séquences Cpg qui sont groupées ensemble, qui ont tendance à être non méthylés dans les lignées germinales. Fréquemment associés aux promoteurs de gènes, et la régulation de la méthylation des îlots affecte l’expression des gènes associés à ces promoteurs
Comment les facteurs de transcription augmentent la fréquence de formation des complexes de transcription
en interagissant avec différentes protéines faisant partie de ce complexe
Quelle est la technique de capture de la conformation du chromosome
pontage pour stabiliser les boucles.
ER coupe et donne 2 fragments d’ADN reliés par les protéines.
on veut des bouts francs (avec pol), remplissage des bouts, affinité de la protéine avec la biotine
ligation: lien phosphodiester NGS
streptavidin se lie avec la biotine
V/F: chez les mammifères, les boucles sont stabilisées par un dimère de la protéine TFIID, qui agit comme protéine architecturale
Faux, par un dimère de la protéine CTCF
Expliquer le modèle intégrant le remodelage de la chromatine
L’ADN est sous forme de nucléosomes et autres formes compactes
Un activateur lie son élément
L’activateur recrute des complexes de remodelage et de modification de la chromatine et/ou de l’ADN (acétylases d’histones, SWI/SNF)
L’activateur recrute les composantes de l’appareil de transcription (ARNpolII, complexe médiateur, facteur de transcription de base)
L’activateur peut stimuler l’activité de l’appareil de transcription
(il y a généralement plus d’un activateur lié au promoteur)
Nommez les principales approches utilisées par ENCODE pour identifier la fonction des séquences d’ADN (6)
1- détermination du méthylome de l’ADN (CH3)
2- identification des sites d’hypersensibilité et décondensés par la DNAse-seq et la FAIRE-seq (sites correspondant à des éléments de régulation)
3- identification des sites de fixation de protéines par ChIP-seq à l’aide d’anticorps spécifiques
4- identification de la structure et le site du début de transcription par RT-PCR et prédictions informatiques
5- identification des régions transcrites par RNA-seq
6- détermination des interactions longues distances par capture de conformation du chromosome (3C ou 5C)
Quel % du génome correspond à des régions liées à une activité biochimique
80%
