Contrôle de l'expression génique chez les eucaryotes: ARN régulateurs Flashcards
L’information génique identique est stockée dans:
L’ADN de toutes les cellules d’un organisme
Comment chaque type de cellule reste spécifique?
Régulation précise de l’activité des gènes afin que seul le bon ensemble de gènes soit actif
Quel est l’importance des petits ARN régulateurs chez la bactérie?
Critique pour la réponse au stress environnemental: dans un milieu pauvre en fer, faible en oxygène, etc.
Quel est l’importance des petits ARN régulateurs chez les eucaryotes?
Important lors du développement embryonnaire et pour le contrôle de l’expression génique
Quel est le rôle générale des petits ARN régulateurs chez les organismes?
Supression de l’expression génique
Quel est l’importance des petits ARN régulateurs dans le génome humain?
Plus de 85% du génome est transcrit mais moins de 2% du génome est un cadre de lecture ouvert qui code pour des protéines. Donc, il y a plusieurs éléments transcrits qui ne sont pas des protéines
Décrit les petits ARN bactériens (sRNAs)
- Synthétisés sous forme de transcrits indépendants dont la longueur varue entre 100 et 300nts
- La majorité agissent directement sans subir de changements
- Ont une complémentarité limitée avec les ARNm cibles
Décrit le mécanisme régulateur du Fer chez les bactéries
Si la concentration de Fer est élevée
* Il n’y a pas d’expression de l’ARN RyhB
* L’ARNm cible est traduit
Si la concentration de Fer est basse
* Expression de l’ARN RhyB
* L’ARNm cible n’est pas traduit
* RhyB empêche la liaison du ribosome
Quel est la fonction de RhyB?
Réprime l’expression des ARNm codant pour des protéines liant le fer
Qu’est ce que l’ARN RhyB?
Un petit ARN qui se lie près de la séquence Shine-Dalgarno
Le petit ARN RhyB module quoi?
Le pool de fer interacellulaire libre
La modulation du fer fait par RhyB est essentiel pour quoi?
À la croissance normale de E. coli lorsque le fer est limité
Quel complexe supprime l’expression de l’ARN RhyB?
Fur-Fe2+
Décrit les rôles de RhyB lorsqu’il n’y a pas de fer
- RhyB réprime l’expression des ARNm codant pour des protéines liant le fer
- RhyB orcheste les systèmes de génèse Fe/S
- RhyB promouvoit le transport du fer dans la bactérie
Décrit les petits ARN régulateurs eucaryotes
- Longueur de 20-30nts
- Produits à partir de plus longs transcrits
- Associés aux protéines de la famille argonautes qui facillitent le pairage entre l’ARN régulateur et l’ARNm cible dans la cellule
Nomme les trois classes de petits ARN régulateurs
- miARN (microARN)
- siARN (small interfering RNA)
- rasiARN (repeat-associated small interfering RNA)
Décrit les caractéristiques générale des microARN
- Dérivent de plus long transcrits primaires
- Diminuent l’expression génique par répression traductionnelle et par dégradation des ARNm
Décrit les caractéristiques générale des siARN
- Dérivent de plus long duplexes d’ARN retrouvés dans le cytoplasme
- Ciblent les ARNm pour la dégradation
- Ont généralement un pairage parfait avec leur ARNm cible
Décrit les caractéristiques générale des rasiARN
- Dérivent de régions répétées dans le génome
- Répression de la transcription des régions répétées du génome
- Incluent les hcRNA et piRNA
Quels sont les trois principes généraux des petits ARN régulateurs chez les eucaryotes?
- Formés enzymatiquement à partir de long transcrits
- S’hybrident à l’ADN ou à l’ARN cible par un mécanisme de pairage des bases
- Intéragissent souvent avec d’autres composantes (protéines) pour effectuer leurs fonctions régulatrices
Quel(s) petits ARN régulateurs sont issus de voie endogène?
miRNA
Qu’implique la voie endogène pour les petits ARN régulateurs?
- Pré-miRNA est coupé en miRNA
- Régions répétées du génome transcrites
- Pseudogènes
Quel(s) petits ARN régulateurs sont issus de voie exogène?
miRNA/siRNA
Qu’implique la voie endogène pour les petits ARN régulateurs?
- ARN double brin injectés dans la cellule
- ARN d’origine virale
Qu’est ce que la supression post-transcriptionnelle?
La diminution de l’expression d’un gène ou plus après l’étape de la transcription et avant l’étape de la traduction
Comment est ce que la supression de l’expression poste-transcriptionnelle est fait?
L’expression génique est supprimée par des ARN non-codant
Est ce que la régulation de l’expression génique est spécifique pour chaque séquence?
Oui
Quel type d’ARN joue un rôle centrale dans la supression poste-transcriptionnelle de l’expression génique?
Les ARN intérférence (RNAi)
Décrit les ARNi
- Petits ARN régulateurs
- siRNA et miRNA jouent un rôle centrale
miARN vs siARN: ils sont présents naturellement dans quels organismes?
mi: plantes et animaux
si: plantes et animaux (pas sûre pour toute les mammifères)
miARN vs siARN: longueur moyenne?
- siARN: 21/22nts
- miARN: 19-25nts
miARN vs siARN: complémentarité avec l’ARNm cible?
- si: correspondance parfait à 100% (frappent des gènes spécifiques avec des exceptions mineures hors cible)
- mi: non exacte (un seul miARN peut donc cibler jusqu’à des centaines d’ARNm
miARN vs siARN: biogénèse?
si: régulent les mêmes gènes que ceux qui les expriment
mi: exprimés par des gènes dont le but est de fabriquer des miARN, mais ils régulent des gènes (ARNm) autres que ceux qui les ont exprimés
miARN vs siARN: action?
si: clivage de l’ARNm
mi: inhiber la traduction de l’ARNm
miARN vs siARN: fonction?
si: gardiens silencieux (génétique) chez les plantes et les animaux qui n’ont pas d’immunité à médiation cellulaire ou par anticorps
mi: régulateurs (inhibiteurs) de gènes (ARNm)
Décrit les étapes de génération d’ARN régulateur eucaryote
- miARN synthétiser è partir de long transcrits primaires: Pri-miARN
- Épissage to Pri-miARN
- Drosha ribonucléase digère les pri-miARN en pré-miARN dans le noyau
- Pré-miARN exporté dans le cytoplasme et est digéré par l’enzyme dicer-ribonuclease/TRBP en miARN
- Séparation des deux brins d’ARN et liaison au complexe RISC
Que veut dire l’abbréviation RISC
RNA-induced silencing complex
Décrit le processus d’inhibition d’un ARN régulateur eucaryote
- Le gène miRNA est transcrit par l’ARN pol. II
- La Pri-miRNA est transformée en Pré-miRNA par lla protéine Drosha associée à DGCR8
- L’exportine 5 exporte le pré-miRNA hors du nucléus
- La protéines Dicer et TRBP s’associe au pré-miRNA
- La protéine dicer forme un duplexe miRNA: miRNA
- Le duplexe est chargé sur le complexe RISC incluant la protéine argonaute qui possède un activité endonucléase
- Un des brins du duplexe d’ARN est retenu et l’autre est éliminé
- L’ARN chargée sur le complexe RISC s’associe à son ARNm cible
Comment le mécanisme ARN interférant a t’il été découvert?
Richard Jorgensen voulait amplifier la couleur pourpre des fleurs de pétunias en sur-exprimant le gène responsable du pigment mais il a obtenu le résultats inverse; soit la perte de pigmentation
Quel est le mécanisme ARN interférant?
Co-supression causée par l’expression excessive d’un gène
Le gène endogène et le gène transfecté sont tous les deux inhibés à l’étape apràs la transcription; l’ARN a réprimé l’expression des gènes
Dans quel organisme la découverte du mécanisme ARN interférant à t’il été découvert?
C. elegans
Décrit les expériences de Andrew Fire et Craig Mello sur C. elegans
- Test de l’hypothèse que l’inhibition de la synthèse protéique était médiée par l’ARN double brin (dsRNA) plutot que simple brin
- La cible était le gène transfecté eGFp (green fluorescent protein)
- Les ARNs ont été introduits en utilisant des bactéries
- Les ARN simple brin purifiés sens ou anti-sense étaient de façon consistante entre 10 et 100 fois moins efficace que les ARN double brin pour cibler le même ARNm
Les expériences de Fire et Mello ont indiquer quel mécanisme pour l’ARN interférant?
- Élimination de l’ARNm eGFP
- ARNm de eGFP est d’abord coupé et ensuite dégradé
- Le mécanisme est appelé RNA interference (RNAi)
Quand à lieu le mécanisme ARN interférant?
Après la transcription (poste transcriptionnel)
Quel type d’ARN peut effectuer le rôle d’ARN interférant?
- siRNAs
- miRNAs
Lorsqu’il y a RNAi par siRNA, qu’arrive t’il à l’ARN cible?
Clivage et dégradation de l’ARN cible
Lorsqu’il y a RNAi par miRNA, qu’arrive t’il à l’ARN cible?
Répression de la traduction de l’ARNm
Qu’arrive t’il a un ARNm non traduit?
Il sera éventuellement dégradé
RNAi est un mécanisme dit:
Catalytique
* Une seule molécule de siRNA ou miRNA peut mener à la dégradation de plusieurs ARNm cibles
* Les siRNA et miRNA sont recyclés
Qu’est ce que l’approche knock-down?
Lorsque RNAi induit une réduction de niveaux d’ARNm spécifique
Qu’est ce que l’approche knock-out?
Supprimer complètement l,expression d’un ARNm particulier en modifiant génétiquement son gène
* ex. une souris transgénique correspon à supprimer un gène entièrement ou en partie pour prévenir l’expression
Dans les meilleures conditions, RNAi va réprime:
Entre 75 et 90% l’expression des protéines si ils ne suppriment pas complètement l’expression génique
Décrit la structure des siRNA
- ARN double brin dont la longueur est entre 21 et 23nts
- À chaque extrémité de la structure double brin, il y a une région simple brin sur une longueur de 2nts
- Les extrémités 5’ sont coupées
- Le brin qui est reconnu par la protéine Argonaute et celui dont la stabilité est la moins favorable thermodynamiquement (au bout 5’)
- L’ARN guide doit être parfaitement complémentaire à l’ARN cible (passenger RNA) pour initier la dégradation
Ou les siRNA clivent t’il leur ARN cible?
Entre les nucléotides 10 et 11 de l’ARNi
Qu’est ce que le seed region des siRNA?
Nucléotides 6-8
Quelle est la longueur des long ARN non-codants?
plus de 200nts
Où, dans le génome, sont situés les lncRNA?
Peuvent être situés dans des introns dans l’orientation opposée à celle de l’ARNm
Peuvent être à l’extérieur des gènes
Les lncRNA correspondent à un:
ARN anti-sense (nested)
Comment les lncRNA sont ils transcrits?
Avec les ARNm et épissés avec les introns
ou
Avec leur propre promoteurs ou à partir de promoteurs d’autres gènes
Quel pourcentage du génome des mammifères est transcrit de manière spécifique à une cellule? Quelle région en particulier?
Envion 80%, en particulier les régions non-codantes
La majorité de la transcription produit:
des lncRNA
Quelle est la fonction des lncRNA?
Régulent l’expression génique ainsi que d’autres fonctions du génome incluant la réplication, le remodelage de la chromatine, méthylation
Décrit l’expression des chromosomes X chez les femelles
- Dans le but d’égaliser l’expression à partir du chromosome X entre les mâles et les femèles, il y a un mécanisme de compensation par dosage
- Les femelles expriment le même niveaux de protéines dérivées du chromosome X que les mâles
- Les gènes d’un seul chromosome X sont exprimés
- Le chromosome X actif est le Xa, le chromosome inactif est le Xi
- Chez les femelles, chaque cellule décide lequel des 2 chr X sera actif
Qu’est ce que le Xic?
Le centre d’inactivation sur le chromosome X
Le chromosome X inactif exprime:
un ARN appelé Xist (X-inactive specific transcript)
Le Xist est quel type d’ARN?
un lncRNA de 17kb qui est transcrit par l’ARN pol. II et épissé
Comment Xist réprime l’expression du chromosome Xi?
Enveloppe le chromosome Xi par un mécanisme appelé scaffolding
Rend la chromatine en forme compacte non-transcrite
Est ce que Xa exprime Xist?
Non
Qu’est ce que Tsix?
ARN anti-sens à Xist; prévient la traduction de l’ARN Xist (sur Xa)
Fait le choix du chromosome X qui sera inactif
Qu’est ce que Jpx?
Induit l’expression de Xist sur Xi
Qu’est ce que Ftx?
Augmente l’expression de Xist en prévenent la méthylation du promoteur de Xist (contient des miRNAs situés dans les introns)
