Cours 11 : Transcription et maturation de l'ARN

Question 1

Qu’est-ce qu’un ribozyme?

Answer 1

Une molécule d’ARN ayant une fonction enzymatique

Question 2

Quelle est l’enzyme de catalyse de la transcription?

Answer 2

L’ARN polymérase (transcriptase chez procaryotes)

Question 3

Quelle est la différence majeure entre l’initiation des ARN pol et ADN pol?

Answer 3

ARN pol n’ont pas besoin d’amorces

Question 4

Quel est le rôle de o (sigma) chez les procaryotes?

Answer 4

Intermédiaire de liaison entre les régions -35 et -10 de l’ADN et la transcriptase

Question 5

Pourquoi l’initiation de la transcription chez les eucaryotes est différente?

Answer 5

ADN condensé en chromatine, qui bloque l’accès des ARN pol au promoteur.

Question 6

Quelles sont les 3 étapes de l’initiation de la transcription chez les eucaryotes?

Answer 6

1) Remodelage de la chromatine
2) Recrutement du complexe médiateur qui permet de déplacer les nucléosomes en modifiant les queues d’histones.
3) Recrutement de l’ARN pol et des facteurs de transcription généraux

Question 7

Comment fonctionne le remodelage de la chromatine?

Answer 7

Facteurs de transcription pionniers activateurs peuvent lier la chromatine à leur site de liaison spécifique au gène activé et recruter des complexes de remodelage de la chromatine qui peuvent l’ouvrir pour exposer la région du promoteur

Question 8

Que sont les complexes de remodelage de la chromatine et comment fonctionnent-ils?

Answer 8

Des ATPases de la famille SNF2, qui peuvent modifier les queues N d’histones post-traductionnellement pour catalyser le glissement/déroulement des nucléosomes, l’éviction/échange d’histones.

Question 9

Donner les modifications silencieuses et activatrices des histones 3 et 4.

Answer 9

Silencieuses :
Méthylation lysine (K) 9 de H3
Acétylation de K27 de H3

Activatrices :
Méthylation K4 de H3
Acétylation de K9 de H3
Acétylation de K16 de H4

Question 10

Quelle est l’enzyme responsable de l’acétylation des histones?

Answer 10

L’histone acétyltransférase (HAT)

Question 11

Quelle est la fonction du complexe médiateur?

Answer 11

Lie le promoteur, les facteurs de transcription activateurs et généraux et recrute ARN pol II et ses facteurs de transcription généraux.

Question 12

Quelle est l’analogue procaryote des facteurs de transcription généraux?

Answer 12

Les o (sigmas)

Question 13

De quel facteur général TAF1 fait-il partie, et quels sont ses domaines et leur fonction?

Answer 13

TFIID

1) Domaine de liaison à TBP
2) Bromodomaine : lie histones acétylées
3) Domaine d’acétylation des histones (HAT)
4) Domaine kinase
5) Domaine d’ubiquitine ligase sur H1

Question 14

Quels sont les 3 activités de TFIIH, et que permettent-ils?

Answer 14

1) Activité hélicase : deux hélicases (XPB et XPD) permettent de passer du complexe fermé au complexe ouvert (ouverture du db ADN)
2) Activité ATPase : hydrolyse l’ATP pour fournir énergie nécessaire à l’activité hélicase

3) Activité kinase de la sous-unité CDK7 sur CTD :
Phosphorylation de la sérine 5 de CTD active ARN pol II et permet la transcription abortive de triND qui, à terme, permettent le dépassement du promoteur.
Phosphorylation de sérine 2 de CTD permet ensuite le recrutement du facteur d’élongation TFEb, qui fait passer pol II du mode initiation au mode élongation

Question 15

Quelle est la taille (en ND) de la bulle de transcription?

Answer 15

14 ND

Question 16

Quelle est la taille (en ND) de l’hybride ARN-ADN du site actif?

Answer 16

9 ND

Question 17

Comment l’ARN pol corrige-t-elle les ND d’ARN mal appariés?

Answer 17

TFIIS permet à l’ARN pol de cliver l’ARN mésapparié, qui ressort du site actif à travers le canal d’entrée des riboND. La transcription peut reprendre à l’extrémité 3’ de l’ARN tronqué

Question 18

Schématiser grossièrement le franchissement d’un nucléosome par le complexe d’élongation

Answer 18

Correction diapo 33 PDF assemblé 11

Question 19

Quelles sont les deux mécanismes de terminaison possibles? Décrire brièvement

Answer 19

1) Terminaison intrinsèque : deux séquences riches en GC et une de poly-A sur le terminateur de l’ADN matrice cause un appariement à l’intérieur de l’ARN transcrit (entre séquences q et 2 de GC) qui induit la formation d’une tige-boucle qui déstabilise le complexe d’élongation. La séquences poly-A crée des appariements A-U qui sont très facilement rompus lors de la déstabilisation du complexe, détachant ainsi le complexe et libérant l’ARN transcrit
2) Terminaison Rho-dépendante : Protéine Rho lie séquence spécifique rut SUR L’ARN pauvre en G et C, donc ne formant pas de tige boucle. Rho se déplace sur l’ARN grâce à l’hydrolyse d’ATP jusqu’à entrer en collision avec ARN pol, ce qui cause son détachement de l’ADN et la libération de l’ARN transcrit

Question 20

Nommer les deux types de régulateurs géniques et leur(s) mode(s) d’action

Answer 20

1) Activateurs : accélèrent la transcription à partir de promoteurs faibles

2) Répresseurs : ralentissent ou arrêtent la transcription.
a) Empêchent l’ARN d’atteindre le promoteur en prenant tout l’espace près de celui-ci par leur liaison à leur site spécifique à proximité
b) Inhibition des réactions d’initiation comme l’isomérisation (complexe fermé en complexe ouvert) ou le dépassement du promoteur.

Question 21

Vrai/Faux : le lactose active le répresseur lac I, donc en présence de lactose, le gène lac n’est pas transcrit

Answer 21

Faux, c’est l’allolactose (dérivé de lactose) qui peut fixer le lac I, mais cette fixation inactive le répresseur. Donc en présence de lactose, il y aura transcription du gène lac.

Question 22

Ou se lie le répresseur lac I, et comment empêche-t-il la transcription?

Answer 22

Sur l’opérateur, devant le promoteur et derrière le début de l’opéron.

Le répresseur lac I empêche l’ARN pol de démarrer la transcription, mais n’empêche pas celle-ci de lier le promoteur.

Question 23

Nommer l’activateur du gène lac, comment fonctionne-t-il?

Answer 23

CRP (cyclique AMP récepteur protéine).

Lorsqu’en présence d’AMPc, CRP le lie et complexe CRP-AMPc peut lier son site spécifique CRP sur l’ADN et accélérer l’initiation de la transcription par la polymérase.

Question 24

Vrai/Faux : le glucose inhibe la formation d’AMPc, donc empêche l’activation de CRP, donc ralentit la transcription

Answer 24

Vrai

Question 25

Vrai/Faux : en présence de lactose, mais absence de glucose, l’opéron lac ne sera pas transcrit

Answer 25

Faux, en présence de lactose, le répresseur lac I est inactivé par l’allolactose, et en absence de glucose, l’activateur CRP est activé par l’AMPc, donc la transcription a lieu

Question 26

Vrai/Faux : si l’opérateur du gène est muté, il n’y aura jamais de transcription

Answer 26

Faux, il y aura toujours transcription, pcq opérateur est le site de liaison du répresseur, donc si opérateur muté, répresseur ne se lie jamais, donc transcription jamais inhibée.

Question 27

Quel est le rôle des facteurs de transcription qui les rend indispensables à la transcription à l’état basal?

Answer 27

Leur capacité à lier l’ADN condensé pour recruter les complexes de remodelage de la chromatine, le médiateur et les facteurs généraux pour permettre l’accès au promoteur d’un gène cible et sa transcription.

Question 28

Quels sont les deux types de facteurs de transcription, et qu’est-ce qui les différencie.

Answer 28

1) Constitutifs : toujours actifs à l’état basal
2) Régulateurs : hormone/ligand-dépendants, slm activés en présence/absence d’hormones ou en réponse à des voies de signalisation spécifiques

Question 29

Qu’est-ce qu’un élément de réponse, et ou le trouve-t-on?

Answer 29

Il s’agit du site de liaison d’un facteur de transcription

spécifique. Il peut se retrouver sur l’ADN en amont, à l’intérieur, ou en aval du gène à transcrire.

Question 30

Vrai/Faux : chaque facteur général de transcription à son élément de réponse correspondant

Answer 30

Faux, les éléments de réponse correspondent à des facteurs de transcription spécifiques (ou activateurs)

Question 31

Vrai/Faux : chaque gène comportant un élément de réponse donné peut être régulé par le même facteur de transcription correspondant

Answer 31

Vrai, très important

Question 32

Vrai/Faux : les facteurs de transcription généraux peuvent agir à des distances de plusieurs kilobases du promoteur

Answer 32

Faux, ce sont les facteurs de transcription spécifiques et leur élément de réponse qui le peuvent.

Question 33

Qu’est-ce qui permet l’expression spécifique de certains gènes permettant la différenciation cellulaire? Donner un exemple

Answer 33

La régulation de la transcription des gènes du type cellulaire voulu par une combinaison de facteurs de transcription spécifique donnée.

Ex : Fibroblastes différenciés en cellules musculaires si facteur MyoD, mais en cellules iPS si combinaison d’autres facteurs.

Question 34

Qu’est-ce que l’homéodomaine et quel est sa fonction?

Answer 34

Famille de facteurs de transcription qui contrôlent l’organisation du développement de l’embryon et l’identité de plusieurs organes d’un organisme.

Question 35

Quel est l’élément de réponse pour l’homéodomaine?

Answer 35

La boite homéotique

Question 36

Quelle est la caractéristique spéciale des facteurs de transcription homéodomaines?

Answer 36

Leur domaine de liaison à l’ADN utilise un motif hélice-tour-hélice

Question 37

Qu’est-ce qu’un amplificateur, pourquoi sont-ils nécessaires?

Answer 37

Un région de l’ADN contenant plusieurs éléments de réponse différents pour un même gène.

Nécessaire pcq plus d’un facteur de transcription est requis pour l’expression de la plupart des gènes.

Question 38

Vrai/Faux : l’amplificateur peut aussi agir en aval (du côté 3’) du promoteur

Answer 38

Vrai

Question 39

Pourquoi dit-on que la liaison de l’amplificateur est coopérative?

Answer 39

La liaison d’un facteur sur l’amplificateur augmente son affinité pour les autres

Question 40

Schématiser la liaison du médiateur sur un amplificateur à distance

Answer 40

Correction diapo 55 PDF assemblé 11

Question 41

Quels sont les 3 types de remaniements possibles dans la maturation des ARN

Answer 41

1) Soustraction de ND
2) Addition de séquences de ND non-codées par le gène
3) Modification covalente de certaines bases

Question 42

Pourquoi n’y a-t-il pas de maturation d’ARN chez les procaryotes?

Answer 42

Pcq la traduction des ARN est co-transcriptionnelle, ce qui signifie qu’ils sont traduits pendant leur transcription

Question 43

Par ou sortent les ARN du noyau?

Answer 43

Pore nucléaire

Question 44

Quel est le mécanisme d’ajout de la coiffe 5’, et ou se situent les enzymes nécessaires?

Answer 44

1) Élimination d’un phosphate du ND 5’-terminal par phosphohydrolase
2) Ajout d’un GTP à 5’diphosphate par guanylyltransférase pour former liaison 5’-5’triphosphate.
3) Méthylation en position 7 de la nouvelle guanine terminale et en position 2’ des deux ND la suivant par une méthyltransférase. Forme la coiffe 5’, dite 7-méthylguanosine.

Toutes les enzymes sont sur la queue CTD de la pol II

Question 45

À quel moment met-on la coiffe 5’, et quelle est sa fonction?

Answer 45

Dès que les premiers ND émergent de l’ARN pol II.

Elle sert à :

1) Protéger l’ARN incomplet des exonucléases 5’, qui pourraient le dégrader prématurément
2) Recruter d’autres enzymes nucléaires de maturation (ex. celles qui font l’excision/épissage)
3) Ancrer les ribosomes sur l’ARNm mature

Question 46

Quel est le mécanisme d’ajout de la queue 3’ poly-A?

Answer 46

Lorsque ADN pol II transcrit le signal de clivage (AAUAAA), une endonucléase spécifique clive en 5’ du signal de clivage, ce qui expose une extrémité 3’, que poly-A polymérase utilise comme amorce pour ajouter jusqu’à 250 ND qui constituent la queue poly-A.

Question 47

Décrire le modèle de dégradation d’ARN tropedo

Answer 47

Exonucléase 5’ Rat1 dégrade ARN restant après clivage de séquence AAUAAA et entre en collision avec ARN pol II lorsqu’à dégradé tout l’ARN

Question 48

À quoi sert PABP?

Answer 48

Stabilise l’ARNm primaire et le protège contre des exonucléases 3’.

Question 49

À quoi sert l’épissage?

Answer 49

Enlever les introns non-codants sur l’ARN transcrits depuis l’ADN qui sont inutiles à la synthèse protéique

Question 50

Schématiser et expliquer le mécanisme d’épissage ; doit contenir sites d’épissage, point de branchement, 5’ et 3’, intron et exon(s)

Answer 50

Correction diapos 67 et 68 PDF assemblé 11

Question 51

Qu’est-ce que le spliceosome, et quelles sont les étapes clés de son fonctionnement?

Answer 51

Complexe de 5 snARN (U1, 2, 4, 5, 6) ATP-dépendant pour son activité hélicase qui permet les changements de conformations requis

Catalyse le processus d’épissage

1) U1 s’associe au site 5’ de épissage par appariement de bases complémentaires.
2) U2 s’associe à la boite de branchement.
3) U4 associé à U6 et U5 rapproche la jonction 5’ de l’intron de la boite branchement.
4) U4 et U1 quittent le complexe.
5) Le 2’-OH du A de la boite de branchement coupe la jonction 5’ de l’intron.
6) Le 3’-OH du nucléotide en 3’ de l’exon en amont coupe l’autre jonction.
7) L’ARNm épissé et l’intron en «lasso » sont libérés

Question 52

Quelle est la différence entre l’épissage standard et l’alternatif?

Answer 52

L’ordre des exons sur l’ARNm peut changer entre les épissages.

Question 53

Quel pourcentage du génome humain subit un épissage alternatif, donc combien d’ARNm et de protéines sont produits par gène?

Answer 53

70%, donc en moyenne, chaque gène produit 4 ARNm différents qui codent 100 000 protéines différentes.

Question 54

Comment fonctionne la transcription d’ARN ribosomique?

Answer 54

Effectué par ARN pol I.

1) Élément de réponse appelé UCE (command element) en amont du gène est lié par facteur UBF.
2) Complexe UBF-UCE est lié par facteur sélectif SL1, qui contient notamment TBP et recrute l’ARN pol I.

Question 55

Comment fonctionne la transcription d’ARN de transfert?

Answer 55

Effectué par ARN pol III

1) Éléments de réponse appelés boites A et B liées par facteur général TFIIIC, dont TBP.
2) TFIIIC recrute ensuite TFIIIB et l’ARN pol III

Question 56

Que veut dire autocatalytique, et quels introns ont cette propriété?

Answer 56

Cela signifie un ARN qui peut s’épisser par lui-même,donc sont une forme de ribozyme ayant comme fonction catalytique son propre épissage.

Introns du groupe I (protozoaires)
Introns du groupe II (mitochondries), similaires au spliceosome

Question 57

Quels sont les 3 types d’ARN d’interférence, et leur fonction?

Answer 57

1) miARN
2) siARN
3) piARN

Des courts ARN de 20 à 30 ND simple brin repliés en épingle à cheveux qui peuvent servir de guides pour le ciblage et l’inhibition d’ARN spécifiques (ARNm ou ARN aberrants/toxiques découlant de la transcription de transposons et autres séquences répétées)

Question 58

Décrire le fonctionnement du siARN depuis sa sythèse

Answer 58

1) ARN double brin est transformé en siARN de 21 ND par l’endonucléase Dicer.
2) RISC (RNA-induced sliencing complex) choisit un des deux brins du siARN comme guide et dégrade l’autre.
3) siARN simple brin est ensuite utilisé pour lier un ARN complémentaire cible, qui est clivé par RISC.

L’intéraction siARN-ARN cible suit les règles de Watson-Crick, donc on peut avoir un siARN spécifique à n’importe quel ARN qu’on voudrait inactiver

Question 59

Quelle sont les différences entre la synthèse et le fonctionnement de miARN et siARN?

Answer 59

Différences :
1) miARN sont transcrits à partir de gènes spécifiques par pol II sous forme de pre-miARN, qui peuvent ensuite être clivés comme siARN par dicer

2) L’appariement miARN-cible n’est pas aussi spécifique que celui de siARN-cible, donc miARN ne permet pas de cliver sa cible.