Cours 10 : régulation de l'expression génique Flashcards
Que permet la régulation de l’expression des gène
De produire en quantités suffisantes au moment où la cellule en a besoin, en fonction du développement et de l’environnement
Vrai ou faux : souvent, la régulation a lieu durant l’initiation de la transcription
Vrai
Qu’est ce que le taux de base de transcription
Combien d’ARNm transcrites/unité de temps
De quoi dépend le taux de base de la transcription
De la force du promoteur (à quel point il est proche du consensus)
De la sous-unité sigma associé à l’ARN pol
Vrai ou faux : la liaison de la transcriptase est influencée par les facteurs de transcriptions spécifiques
Vrai, ils modifient le taux de base
Vrai ou faux : tous les facteurs de transcription spécifiques sont activateurs
Faux, ils peuvent être activateurs ou inhibiteur
Quel est le facteur de transcription spécifique liant le promoteur le plus commun chez les procaryotes
Le sigma 70
Vrai ou faux : les différents facteurs sigma sont en compétition pour les ARN polymérases
Vrai, la quantité de chacun reflète les priorités de la cellule
Sur quoi peuvent agir les facteurs de transcriptions spécifiques
- Promoteur
- Autre facteur sigma (facteur spécifique)
- ARN pol
Que font les protéines régulatrices (facteurs spécifiques)
Elles contrôlent l’expression génique en liant l’ADN à des sites spécifiques (à proximité des gènes qu’elles contrôlent)
Comment les facteurs spécifiques activateurs augmentent-ils le taux d’expression génique
Liaison à l’ADN et l’ARN pol, augmentant son affinité pour le promoteur (recrutement par liaison coopérative)
Comment les facteurs spécifiques inhibiteurs diminuent-ils le taux d’expression génique
Liaison à l’ADN sur le site opérateur (à l’intérieur du promoteur) et empêche la liaison de l’ARN pol
Vrai ou faux : les facteurs spécifiques activateurs et inhibiteurs agissent par interférence avec l’ARN pol
Vrai (besoin de régulation de la présence et/ou l’activité des répresseurs et des activateurs)
Vrai ou faux : la transcription peut commencer lorsque l’activateur se fixe et induit le changement de conformation de l’ARN pol pour ouvrir le complexe
Vrai (L’ARN pol seul ne peut pas faire la transition vers le complexe ouvert)
Pour quelle protéine code «glnA»
La protéine glutamine synthétase (nécessaire à fixer NH4 = consomme ATP++)
Lorsque le procaryote a assez d’Azote, sous quel forme est le gène glnA
Le promoteur est lié par l’ARN pol - sigma 54 (consomme bcp d’ATP), mais ne bouge pas
Que se passe-t-il au niveau du gène glnA lorsque le procaryote est en manque d’Azote
La protéine NtrC est phosphorylée et devient active : elle lie l’ADN en amont du promoteur et interagit directement avec sigma 54 (allostérie) = COMPLEXE OUVERT
Est ce que les facteurs spécifiques activateurs et inhibiteurs peuvent agir à distance
Oui, comme NtrC avec le gène glnA
Comment peut-on rapporcher l’ARN polymérase et le facteur spécifique si celui-ci agit à distance
En repliant l’ADN
Vrai ou faux : certains répresseurs maintiennent l’ARN pol au promoteur plutôt que d’empêcher sa liaison
Vrai = rétention de l’ARN pol
Quel est le rôle de l’opéron arabinose
Gène nécessaire pour métaboliser le sucre arabisnose
À quel endroit se lie araC pour activé la transcription de l’opéron arabinose
I1 et I2 (sous forme de dimère) : recrutement de l’ARN pol par la moitié de l’araC au site I2
Que se passe-t-il lors de la liaison de l’opéron arabinose à araO2
Formation d’une boucle dans l’ADN = forte répression de l’opéron
Conformation de araC change : un monomère lié à I1 et l’autre lié à un site distant = pas d’activation de transcription
Vrai ou faux : la régulation de l’expression peut s’effectuer à d’autres étapes que l’initiation
Vrai
Par quel mécanisme sont régulés la plupart des gène impliqués dans la synthèse d’a.a.
Mécanisme d’atténuation similaire au mécanisme de terminaison intrinsèque
Quelle est la fonction de l’opéron tryptophane
Assure l’expression des enzymes nécessaires à la synthèse de tryptophane
Quel est l’objectif de l’atténuation de l’opéron tryptophane
Devancer la terminaison de la transcription lorsque la concentration de tryptophane est déjà élevée
Vrai ou faux : certains mécanismes de régulation n’agissent pas au début de la transcription, mais sur l’ARNm en élongation ou complété
Vrai
Qu’est ce que les sARN
Séquences de 80-100 pb codées par de petits gènes, qui s’apparient avec des séquences complémentaires sur les ARNm
Que peuvent faire les sARN (3 actions)
- Dégradation des ARNm en recrutant des endo/exonucléases
- Inhibe la traduction (cache le site RBS)
- Stimule la traduction (libère le site RBS)
Qu’est ce que les ribocommutateurs (riboswitch)
Structure secondaire (aptamère) dans la partie 5’ de l’ARN stabilisée par la liaison d’un métabolite ou autre molécule spécifique
Quelle est la plus ancienne méthode de contrôle de l’expression des gènes
Les riboswitchs (ribocommutateurs)
Vrai ou faux : les riboswitch permettent à l’ARN de détecter lui-même la présence ou l’absence de molécule
Vrai
Vrai ou faux : la formation de la structure secondaire des riboswitchs est sensible à la concentration du métabolite concerné
Vrai
En général, à proximité de quoi se trouve la région formant la structure secondaire du riboswitch
D’un signal de terminaison de la transcription
D’une région RBS (début de la traduction)
Que va déterminer la formation ou non de la structure secondaire du riboswitch (soumise à la présence du métabolite)
L’expression du gène soit en :
1. Induisant la terminaison de la transcription
2. Empêchant le ribosome de se fixer
Vrai ou faux : la régulation induite par les riboswitch est toujours négative
Faux : elle peut être négative ou positive
Vrai ou faux : la liaison de la séquence RBS à une séquence complémentaire libre forme une tige boucle qui favorise l’association du ribosome à l’ARN
Faux, cette tige-boucle empêche le ribosome de s’associer à l’ARN (blocage de la traduction)
À quels niveaux la transcription peut-elle être régulée chez les eucaryotes
Initiation, Élongation, Terminaison, maturation (tous le niveaux)
**Plus sensible est l’initiation
Comment les nucléosomes peuvent réguler la transcription chez les eucaryotes
En les modifiants, ils rendent l’ADN plus ou moins accessible pour la transcription (modification de la chromatine)
Quelles sont les 3 régions dans le promoteurs où sont distribuées les séquences régulatrices (eucaryotes)
- Basale
- Proximale
- Distale
Vrai ou faux : les gènes eucaryotes possèdent plusieurs séquences régulatrices et sont typiquement contrôlés par plusieurs protéines régulatrices
Vrai
Que sont les Enhancer eucaryotes + quel est leur effet
Séquence d’ADN qui fixe des facteurs régulateurs de transcription
Augmente la transcription de gènes situés en aval ou en amont
Vrai ou faux : les Enhancer peuvent agir à une grande distance des gènes
Vrai (plusieurs dizaines de kb)
Que sont les isolateurs eucaryotes + où se situent-ils
Éléments spécifiques d’ADN contrôlant l’action des facteurs régulateurs
Entre un Enhancer et un promoteur basal
Quel est le rôle de l’isolateur eucaryote
Inhibe l’activation du gène induite par l’activateur
Vrai ou faux : les sites de liaison des régulateurs de transcription sont situés de manière homogène dans les promoteurs
Faux, ils peuvent être distribués de façon hétérogène dans les promoteurs
Que permettent d’expliquer les gènes rapporteurs
Expliquer les séquences régulatrices
Quels gènes sont des gènes rapporteur
Des gènes qui codent une protéine dont la présence se mesure facilement (souvent une enzyme dont l’activité est facilement mesurable)
Vrai ou faux : Pour analyser un promoteur, on fusionne le promoteur à l’étude avec un gène rapporteur
Vrai
Que permet le remplacement de blocs d’ADN dans un promoteur
La caractérisation des éléments impliqués dans la régulation
Que permet la mutation de nucléotides spécifiques à l’intérieur du promoteur
Caractériser les motifs impliqués dans la régulation
Quels 2 domaines composent les activateurs et les inhibiteurs eucaryotes
- Domaine liant l’ADN
- Domaine d’activation ou d’inhibition
Vrai ou faux : les activateurs et inhibiteurs eucaryotes sont typiquement modulaires
Vrai (comme des legos)
Que se produit-il si on enlève le domaine d’activation d’un activateur (GAL1; eucaryotes)
GAL1 se lie à l’ADN mais ne peut pas activer la transcription
Que se produit-il si le domaine activateur de GAL1 est ajoutée à un autre domaine liant l’ADN (LEXA)
GAL1 lie le gène LEXA et peut l’activer
Quelle est la structure typique des domaines de liaisons à l’ADN des activateurs/inhibiteurs eucaryotes
Une hélice qui peut s’insérer dans le sillon majeur
De quoi est constitué l’homéodomaine
Plusieurs hélices
Comment se fait la liaison à l’ADN de l’homéodomaine
Une hélice reconnait la séquence dans la sillon majeur
Autres servent au bon positionnement
Pourquoi on retrouve souvent 2 homéodomaines qui travaillent ensemble (avantage)
Effet combinatoire : reconnaissance d’une séquence plus longue et plus variable
Comment se fait la liaison à l’ADN du doigt de zinc
Utilise un atome de zinc pour stabiliser l’hélice alpha (insertion dans le sillon majeur de l’ADN = changement de conformation en liant des a.a.)
Vrai ou faux : une protéine régulatrice peut contenir plusieurs doigts de zinc l’un à la suite de l’autre
Vrai, allongeant la séquence d’ADN reconnue
Vrai ou faux : l’hétérodimérisation augmente les possibilités de séquences régulatrices
Vrai (2000 facteurs qui peuvent réguler plus de 10 000 gènes)
Est ce qu’un monomère activateur peut se lier avec un inhibiteur
Oui, l’inhibiteur profite alors du motif de reconnaissance de l’ADN de l’activateur
Qu’est ce que Isl1 (eucaryote)
Facteur de transcription essentiel à la différenciation des cellules souches en cellules neuronales
Qu’est ce qui est influencé par l’interaction de Isl1 avec Lhx3 ou Phox2
La différenciation en neurones moteurs spinaux ou crâniens
Vrai ou faux : les domaines activateurs eucaryotes sont généralement définis sur la base de leur contenu en a.a.
Vrai (ex : domaine acide contient plusieurs a.a. acides)
Vrai ou faux : les activateurs eucaryotes agissent toujours sur l’ARN pol
Faux, ils agissent rarement sur l’ARN pol
Que peuvent recruter les activateurs eucaryotes (2)
- Indirectement la polymérase (à travers le complexe médiateur ou des facteurs généraux de la transcription)
- Facteurs modificateurs des histones (permettre l’accès à des sites spécifiques de liaison sur l’ADN)
Vrai ou faux : les activateurs eucaryotes forment des surfaces adhésives capable d’interagir avec plusieurs autres protéines
Vrai
De quelles façon peuvent agir les répresseurs eucaryotes (3)
- Interférer avec les activateurs (compétition pour le site de liaison ou blocage)
- Interagir avec le complexe d’initiation et inhiber la transcription (à travers le complexe médiateur)
- Compacter la chromatine et rendre les gènes inaccessibles (recrutement de protéines modifiant la chromatine)
Qu’est ce que les isolateurs + leur rôle
Protéines de liaison à l’ADN qui collaborent à l’organisation du génome en domaines transcriptionnels distincts en s’associant à des séquences précises partout dans le génome
Quel est le résultat de la liaison d’un isolateur sur une région entre l’activateur et le promoteur
Empêche l’activateur d’agir sur un promoteur, mais sans directement inhiber l’activateur et le promoteur
Spécifier quel promoteur activer si un activateur se trouve proche de 2 promoteurs
Vrai ou faux : les isolateurs peuvent bloquer l’inhibition due à la modification de la chromatine
Vrai
Quel est le rôle du CCCTC-binding factor
Forme un mur pour empêcher la condensation de la chromatine (isolation des modifications épigénétiques)
Quel est l’effet de l’ajout du CH3 sur un histone
Provoque une répression de la transcription : queue méthylée = formation d’hétérochromatine
Quel est l’effet de l’ajout d’un acétyl ou d’un P sur un histone
Neutralise la charge positive de l’histone = interagit moins bien avec l’ADN = déroulement plus facile de l’ADN
Par qui sont recrutées les histones-acétyl-transférases
Par les activateurs afin de dérouler la chromatine (promoteur accessible = activation de la transcription)
Que permet l’addition d’un groupement acétyl sur un nucléosome
Création d’un site de liaison pour des protéines contenant des bromodomaines (4 hélices alpha), comme TFIID
Pourquoi et par qui sont recrutés les complexes remodeleurs de la chromatines
Pour déplacer ou glisser les nucléosomes (liens non-covalents) afin de dérouler l’ADN
Par les activateurs
**Besoin d’ATP pour redistribuer les liens des nucléosomes
Qu’est ce que le processus d’extinction de gènes
Certains gènes sont maintenus silencieux par méthylation de l’ADn de leur région promotrice (souvent les régions hétérochromatiques constitutives)
Que recrutent les protéines spécifiques qui reconnaissent les séquences méthylées
- Histones désacétylases
- Histones méthylases
**Formation d’hétérochromatine (impossible de transcrire la région)
Est ce que la méthylation de l’ADN et la modification post-traductionnelle des histones sont maintenues lors des mitoses
Oui, elles influencent toutes la lignée cellulaire
Comment la méthylation est-elle maintenue d’une génération à l’autre (réplication semi-conservative)
Le nouvel ADN est méthylé sur 1 seul brin et les méthylase reconnaissent ces ADN mi-méthylés et ajout un méthyle au C du brin complémentaire
À quel moment a lieu la méthylation de l’empreinte génomique
Durant la formation de gamète
Vrai ou faux : les 2 copies de chaque gènes (humains) sont exprimées et régulées de façon semblable
Vrai, car ils sont sous le contrôle de promoteurs identiques
Qu’est ce que l’empreinte génomique
Un phénomène où une des 2 copies (maternelle ou paternelle) est gardée silencieuse par la méthylation
Comment est l’expression de Igf2 et H19 (empreinte génétique)
Sous le contrôle du même activateur et séparés par un isolateur (CTCF) :
1. Méthylation CTCF + H19 du père = expression Igf2
2. CTCF bloque l’activation de Igf2 de la mère = expression H19
De quoi est formé l’agrafe à Leucine (domaine de liaison des activateurs eucaryotes)
2 hélices alpha qui s’insèrent dans les sillons majeurs voisins (un demi tour entre les 2)
Comment l’agrafe à Leucine peut-elle se lier à l’ADN
Par des interactions hydrophobes (grâce aux leucines), les 2 hélices s’enroulent l’une sur l’autre : Hétérodimères ou homodimères pour reconnaître 2 sillons majeurs
De quoi est formée l’hélice-boucle-hélice (domaine de liaison des activateurs eucaryotes)
4 hélices alpha qui sont reliées 2 par 2 via une région relâchée (boucle) et ensemble par des régions à leucines
Quelles structures peuvent être formées par les 4 régions du début de l’ARN de trpL
Tiges et boucles :
1-2 + 3-4
2-3 (1 et 4 restent libres)
L’opéron trpL est un cadre de lecture ouvert (ORF) codant pour quoi?
Petit peptide de 14 aa dont 2 tryptophanes
Qu’arrive-t-il lorsque la région 2 (opéron trpL) est transcrite
Elle forme une tige/boucle avec la région 1, ce qui provoque un arrêt de l’ARN pol. (traduction du peptide en cours)
Que se produit-il si le tryptophane est disponible dans le cytoplasme (lorsque l’ARN pol. est arrêté; opéron trpL)
Le ribosome poursuit la traduction du trpL jusqu’au codon STOP et défait la structure 1-2 avant de se détacher
ARN pol poursuit la transcription jusqu’aux régions 3-4 (tige/boucle 3-4)
Pourquoi en présence de tryptophane, l’opéron trpL n’est pas produit
Parce que la région 4 est suivie d’une séquence de 8 U = terminaison intrinsèque de la transcription
Que se produit-il si le tryptophane n’est pas disponible dans le cytoplasme (lorsque l’ARN pol. est arrêté; opéron trpL)
Le ribosome s’arrête aux codons UGG de trpL (défait la tige/boucle 1-2 et reste bloqué sur la région 1
Transcription se poursuit et les régions 2-3 forment une boucle
Pourquoi en absence de tryptophane, l’opéron trpL peut être produit
Puisque la région 3 n’est plus disponible pour former la boucle de terminaison avec la région 4, la transcription peut se poursuivre = opéron transcrit au complet
