Cours 5 Flashcards
Où sont les signaux qui contrôlent les expressions des gènes ?
Hors de la cellule (TOUJOURS)
Pourquoi la régulation se fait plutôt à l’initiation ?
Ça demande moins d’énergie de pas transcrire inutilement et c’est plus facile - un seul promoteur doit être régulé VS +++ d’ARNm transcrit à stopper.
Pourquoi on fait pas juste réguler à l’initiation si c’est si efficace ?
Pour réguler plus finement, efficacement et rapidement.
Vrai ou faux : l’ARN pol sans régulateur transcrit énormément.
Faux, niveau basal parce qu’elle se lie faiblement au promoteur ! = étape limitante.
Les régulateurs peuvent agir comment ? (4)
- Coopérativement (2+ régulateurs intéragissent entre eux ou avec l’ADN)
- Au promoteur ou à distance
- Par recrutement (positif) ou encombrement (négatif) = aide ou nuit la liaison de la pol
- En activant ou désactivant la pol déjà liée - étape limitante devient complexe ouvert - fermé (=allostérie sur ADN, ARN pol OU sur le régulateur direct).
Quel est le nom du site des répresseurs ? Des activateurs ?
L’opérateur ; site de liaison de l’activateur (nul)
Les régulateurs sont-ils tous proches du promoteur ?
Non ! Éloignés (+1000 parfois)
= Boucles pour rapprocher (des protéines peuvent plier l’ADN) ou passe par des médiateurs
Quelle est la source d’énergie chez les procaryotes ?
Des sucres, surtout le glucose = plus facile à absorber (monosaccharide) sinon il cherche autre chose (comme le lactose - galactose + glucose)
Qu’est-ce qu’un opéron ?
Plusieurs gènes pour un seul promoteur. Fait un seul ARNm (polycistronique) traduit en plusieurs protéines.
Quelles sont les protéines/gènes de l’opéron lac ?
LacZ, lacY et lacA (en ordre, le promoteur étant devant le lacZ)
À quoi servent les 3 protéines de l’opéron lac ?
LacZ = code bêta-galactosidase coupe lactose
LacY = code lactose perméase fait rentrer lactose (=transmembranaire)
LacA= code thiogalactoside transacétylase enlève thipgalactosides = toxique qui rentrent avec le lactose par lacY = perméase.
Quelles sont les protéines régulatrices de l’opéron lac ? Quels sont leurs rôles et quand sont-elles présentes ?
CAP = activateur, se lie quand pas de glucose. Quand pas lié = niveau basal d’opéron transcrit, quand lié, augmente beaucoup.
Répresseur lac = répresseur CODÉ par lacI = se lie quand pas de lactose, empêche transcription par encombrement !
Quand CAP n’est pas là, pourquoi il n’y a qu’un niveau basal de transcription ?
Car :
1. la région -35 n’est pas optimale pour la liaison de sigma (domaine 4 ! Vu au cours 4
2. Il n’y a pas d’élément UP ! (la plupart du temps c’est comme ça quand un activateur est impliqué dans la régulation d’un gène.)
La présence de CAP change quoi ?
Se lie 60 pb avant site initiation et recrute ARN pol = liaison coop !
La queue CTD de pol qui lie normalement UP (absent ici) va lire CAP et son site !!!! Yay (remplace en gros UP)
Qu’a CAP de spécial par rapport aux autres régulateurs ?
Il change la structure de l’ADN (=allostérie) : fait une torsion (permet à la queue de s’appuyer sur CAP)
De quel cofacteur CAP a besoin pour fonctionner ? Par quoi la concentration du cofacteur est-elle augmentée ?
AMPc, par la diminution du taux de glucose dans l’environnement et dans la cellule, donc.
Le répresseur lac a combien de sous-unités ? Elles font quoi ?
2 sous-unités (2x hélice-coude-hélice) qui reconnaissent chacun une moitié symétrique (demi-site) du site de liaison du répresseur (opérateur lac) de 21 pb.
Comment le répresseur lac inhibe ?
en recouvrant une partie du promoteur, il empêche pol de se lier physiquement (=encombrement)
À quoi servent chacune des hélices du répresseur lac ?
Une (=reconnaissance) s’insère grand sillon
L’autre travers grand sillon + interagit squelette ADN (pas mal tjrs comme ça) = stabilise + positionne 1re hélice.
Vrai ou faux : le répresseur lac agit toujours en dimère.
Faux : il va y avoir un dimère sur un opérateur primaire (empiète sur le promoteur, décalé un peu vers l’aval) et les deux monomères restants vont lier SOIT un opérateur 90 pb amont SOIT 400 pb aval de l’opérateur. Les répresseurs vont se lier ensemble et plier l’ADN, empêchant encore plus la pol de se lier.
Qu’est-ce qui fait que le répresseur lac n’agit pas en présence de lactose ?
Des changements allostériques, lactose induit un changement de conformation du répresseur = ne lie plus l’opérateur.
Vrai ou faux : CAP ne régule que l’opéron lac.
Faux, il contrôle (active) +100 gènes chez E. coli. Les autres régulateurs sont différents pour ces gènes (par exemple, le répresseur lac n’est présent que pour le lactose et ça sera galR pour le galactose).
On appelle ça le contrôle combinatoire = un régulateur pour +++ gènes !
Qu’est-ce que galR ? À quoi sert-il ?
Répresseur présent quand il n’y a pas de galactose, inhibe transcription de l’opéron gal.
N’encombre pas !!! Retient pol en complexe fermé (ne peut pas passer en complexe ouvert.)
Que va être la conséquence du remplacement de sigma 70 par un autre sigma dans une cellule bactérienne ?
(Sigma reconnait et se lie au promoteur pour que l’ARN pol commence la transcription là)
Ça va guider la transcription de ce pol vers d’autres promoteurs (sur des lieux spécifiques reliés à une situation précise, par exemple, lors de l’infection d’une cellule!)
Qu’est-ce qui induit le remplacement de sigma 70 par sigma 32 ? Ça va faire quoi ?
Un choc thermique !
Ça va diriger les pol vers transcription de gènes de protection de la cell !
Comment on augmente sigma 32 ?
En stimulant sa traduction et en stabilisant la prot = elle s’accumule.
Qui infecte la bactérie Bacillus subtilis qui cause une croissance lytique ?
Le bactériophage SP01.
Quelles sont les étapes de l’expression du gène du phage ?
De manière séquentielle, plusieurs sigma sont impliqués :
1. Sigma 70 reconnait les promoteurs précoces du phage au début de l’infection (se sont intégrés au génome bactérien)
2. Un gène code sigma 28 = remplace graduellement sigma 70 en s’accumulant
3. sigma 28 dirige transcription vers promoteurs intermédiaires
4. Sigma 34 est transcrit par pol qui ont sigma 28 (qui ne se fait plus, car sigma 70 a disparu et ne code plus pour 28 ! = 34 remplace 28)
5. Sigma 34 transcrit gènes tardifs.
ORDRE = 70 - 28 - 34.
L’ARN pol devient active par quel mécanisme ?
Par allostérie = changement conformationnel. Quand pol est juste liée au promoteur, elle est inactive. Activateur induit changement allostérique.
Pas toujours obligatoire, parfois niveau basal transcrit = ARN pol n’a pas besoin d’activateur. Parfois les promoteurs sont plus forts et permettent plus de transcription même en absence d’activateur.
Comment marche NtrC ?
Déjà ça gère l’azote, et par allostérie. = Régulateur qui ne fonctionne pas par recrutement!
- Sigma 54 se lie normalement à glnA en complexe fermé stable.
- Quand NtrC est phosphorylé (quand peu d’azote, par NtrB), changement de conformation de cet activateur direct = démasque domaine de liaison à l’ADN (dimère, lie 4 sites à 150 pb du promoteur).
- Interagit avec ARN pol - sigma 54 + change la conformation de pol par son activité ATPase
- Complexe fermé - ouvert.
Comment marche MerR
Activateur lie entre -10/-35 de MerT (=MerR dans promoteur ! D’habitude les activateurs sont avant ou après…)
Quand mercure = MerR change conform = tord ADN pour que distance -10/-35 qui n’était pas optimale (19 pb = trop grand) devienne optimale.
Qu’est-ce que l’antiactivation ? Donne un exemple.
C’est quand un activateur active en présence de quelque chose et répresse en absence. Ou j’imagine le contraire aussi.
Ex : araBAD = promoteur pour métabo arabinose. 2 activateurs = CAP (comme d’hab quand pas de glucose) et AraC = active par recrutement de pol quand arabinose présent. MAIS répresse si pas d’arabiose par encombrement (plie l’ADN)
Quels sont les deux états des cellules de E. coli infectées par le bactériophage λ ?
Lytique = explose et va peupler d’autres cells (nouveaux phages faits avec machinerir de cell….)
Lysogène = dormant. La cellule se divise mais sneaky phage reste dans le génome et tout… finit toujours par lyse quand même.
Comment on passe d’un état à l’autre ?
Ben déjà on peut juste passer de lysogène à lytique sinon ben lytique est déjà morte…
Pis c’est quand des dommages sont faites à l’ADN de la cell.
Vrai ou faux : le génome du phage λ est grand.
Faux mega petit (50 kb) comparé à la bactérie.
Combien de gènes a le bactériophage λ ? À quoi servent-ils ?
50, servent à l’enveloppe, la réplication, la recombinaison et la lyse (tout pour infecter. Le reste, il utilise la machinerie de la bactérie. Ouch.)
Le gène cl code quoi ?
Le répresseur λ = induit état dormant (lysogène) quand exprimé. Sous le contrôle du promoteur PRM (RM veut dire maintient répression)
Le promoteur PRM est-il un promoteur fort ?
Non, faible. A besoin d’activateurs en amont.
Quel est l’activateur de PRM ?
Le répresseur λ (son domaine d’activation.) = Recrute comme CAP en N-term.
Mais est activé par promoteur PRM. Woah. Cycle. Comment ça commence ? À voir……
Les promoteurs PR et PL sont-ils forts ?
Oui, pas besoin d’activateurs.
Les promoteurs PR et PL activent quoi ?
La transciption du gène cro = dimère hélice-coude-hélice qui répresse PRM avec un seul domaine d’encombrement.
Si PRM s’exprime peu ou pas, dans quel état sera la bactérie ?
En état de lyse, car le répresseur λ ne sera pas ben ben exprimé et cro oui puisqu’il ne sera pas réprimé…
Quelle est la structure du répresseur λ et à quoi servent ses domaines ?
Liaison ADN + région d’activation en N-term = hélice-coude-hélice
Dimérisation/tétramérisation en C-term
Comment le répresseur λ va répresser ?
Par encombrement, quand fixé sur un promoteur.
Mettons qu’on prend juste la partie à droite avec 3 opérateurs (=régions où se lient les répresseurs ici λ et Cro), quels sont les noms des 3 opérateurs et où vont se lier préférentiellement λ et Cro ?
OR1 : λ se lie plus (SUR PR = PROMOTEUR gène cro qui code pour Cro !!!!!!!)
OR2 : les 2 se lient faiblement
OR3 : Cro se lie plus (sur promoteur PRM = code pour répresseur λ !)
En gros se mettent sur le promoteur de l’autre.
Comment se lie le répresseur λ sur OR1 ? Sur OR2 ?
Le répresseur λ forme des dimères qui se lient sur OR1.
La liaison va entrainer (coopératif!) une tétramérisation : 2 autres dimères vont arriver sur OR2 proche de OR1 (semi par recrutement).
Vrai ou faux : Par coopération, quand la concentration du répresseur λ est normale mettons… les répresseurs λ sur OR2 et OR1 vont recruter d’autres répresseurs λ sur l’OR3 pour former un hexamère.
Faux. Le contact avec un 3e dimère quand on a déjà un tétramère est interdit par la loi !!!!! (on va voir que c’est possible quand la concentration est biennnn haute d’où ma précision dans la question.)
Quand les répresseurs λ sont liés (à OR1/OR2), ça va activer la transcription de quoi ?
Du gène cl = d’autres répresseurs λ ! PRM ne sera pas bloqué quand pas de cro transcrit et cro est bloqué par répresseur λ ici :)
PRM est même activé (=obligatoire) par recrutement par répresseur λ.
Ça reste en état lysogène !!!
L’état lytique est encouragé par quoi ?
Cro qui dimérise et se lie à OR3. Pol se lie à PR + PL et comme ils sont forts, n’ont pas besoin d’activateurs.
Par quoi est induite la réponse SOS et qu’est-ce que ça va entraîner ?
Par des dommages à l’ADN et ça entraîne la production de prots de réparation, pas là normalement.
Comment fonctionne la réponse SOS en gros ?
RecA (activé par les dommages à l’ADN = devient simple brin… ça active RecA) va détruire un répresseur = LexA (qui répresse par encombrement). Sans LexA, les protéines de réparation (comme RecA, UvrA, UvrB, UmuC) sont transcrites.
SAUF QUE !!! Répresseur λ ressemble full à LexA pis RecA voit pas grand chose pis elle veut pas aller s’acheter des lunettes faque elle clive aussi le répresseur λ. Passe en mode lytique de manière irréversible.
Qu’arrive-t-il quand répresseur λ n’est pas régulé ?
Trop faible = lytique sans même réponse SOS
Trop forte = en cas de stress, le phage pourra pas s’échapper et infecter d’autres cells ! car pas assez de RecA pour cliver tous les répresseurs λ. Contre intuitif mais ça a l’air que c’est mauvais que les phages meurent ici.
Quel est le mécanisme d’autorégulation positive du répresseur λ ?
OR1 lié = OR2 lié (coop) = pol transcrit cl = augmente taux de répresseur λ.
Quel est le mécanisme d’autorégulation négative du répresseur λ ?
Si trop de répresseur λ faits, la concentration est fooooorte (genre 10x trop) = fixe OR3 également ! PAS par coop, mais juste parce que y’a beaucoup beaucoup de répresseurs λ. Donc, inhibe PRM et donc la production de lui-même.
Comment on choisit l’état lytique/lysogène au début ?
Ça dépend de cII (transcrit PR)/cIII (transcrit PL, semi aide et protège cII comme un grand frère que j’ai jamais eu).
cII = activateur en amont PRE = stimule niveau basal de répresseur λ et après s’autorégule.
Mais PR fait aussi des Cro !!! Donc il y a des prots qui favorisent lytique et d’autres lysogène.
Tout dépend alors d’un signal extracell, ici = nb phage/bactérie.
Si 1 phage ou -/bactérie, ça fait quoi ?
État lytique = ++ bactéries pour que les phages puissent infecter (ils doivent trouver un hôte alors il doit y avoir plein de bactéries)
Si 2 phage ou +/bactérie, ça fait quoi ?
Lysogène = les phages veulent pas risquer de ne pas pouvoir trouver un hôte.
C’est tout une histoire de probabilités. + phages = + change que génome phage (QUI CONTIENT cI et cro et cII) guide transcription de PR = + cII = lysogène.
Qu’est-ce que l’épigénétique ?
C’est le fait que des gènes restent allumés sur plusieurs générations, même sans signal extracell (qui allumait le gène à la base). Donc, sans mutation NI signal extracell, on arrive à transmettre un profil d’expression génique (mettons l’activation d’un certain gène).
Quel est le lien entre l’épigénétique et le phage λ ?
En gros quand une bactérie est infectée et qu’elle restera en stade dormant parce qu’il y a pas assez de bactéries pour permettre aux phages de sortir et en peupler +++ (ratio phage/bactérie élevée), même si la bactérie se divise et que d’autres bactéries apparaissent, toutes celles qui ont le répresseur λ et donc qui viennent de la bactérie infectée (elles sont toutes en stade dormant) resteront en état lysogène !
Ça va pas tomber en lyse malgré le fait que + de bactéries arrivent, parce que le répresseur λ se partage parmi les cellules divisées et augmente par autorégulation positive. Donc, induit le stade lysogène.
Seuls des dommages à l’ADN vont induire le stade lytique !
