Cours 5 - Régulation de la transcription Procaryote Flashcards
La transcription de l’ADN en ARN est fait par quoi et est initié ou? (procaryote)
– Par l’ARN polymérase
– Initiée au niveau du promoteur
la liaison de l’ARN pol au promoteur forme un complexe ouvert ou fermé?
fermé
L’Ouverture du complexe provoque quoi?
Dénaturation ADN
Vrai ou faux, l’expression des gènes peut être contrôlée par des signaux extracellulaires
Vrai
peut être le stess, environnement, nutriment
Comment nommes-t-on les régulateurs Positifs
et les régulateurs Négatifs
Activateur et represseur
C’est quoi des régulateurs ?
Protéines qui reconnaissent des sites situés près (ou dans)
des gènes et s’y lient pour contrôler leur expression (souvent très proche du gènes)
Quelle est le principale niveau de régulation ?
Niveau de l’initiation de la transcription
Pourquoi c’est plus facile de réguler à l’initiation ?
- Plus facile à l’initiation parce que un seul promoteur à réguler sinon faudrait le faire sur chaque ARN formé = plus compliqué
- limite le coût en énergie, en temps et en ressource
Pourquoi la régulation ne se fait pas seulement au niveau de l’initiation?
- Sauver du temps
- Répondre à une agression
Sans les protéines régulatrices, l’ARN pol
se lie sur les promoteurs avec une faible ou une grande affinité ?
Une faible affinité
c’est quoi le niveau basal ?
niveau transcription sans activateur
C’est quoi ‘‘l’encombrement’’ ?
Manière la plus commune de faire la répression de la transcription
encombre le site actif
Comment fonctionne l’encombrement ?
Un répresseur (ayant une meilleure affinité que l’ARN pol) se lie sur un site recouvrant en partie le promoteur
Comment se nomme le site où se lie le répresseur sur l’ADN
l’opérateur
C’est quoi le ‘‘recrutement’’ ?
Forme d’activation de la transcription (la plus commune) ou l’activateur aide l’ARN pol à se fixer au promoteur. (liaison coopérative)
C’est quoi l’activation par allostérie ?
Change la structure de la protéine après liaison d’un ligand sur un site régulateur
Complexe fermé + activateur + E = change structure = complexe ouvert
l’activation par allostérie fonctionne juste sur l’ARN pol
Faux. ADN pol aussi
Vrai ou faux : Allostérie peut également se faire sur le régulateur
Vrai
c’est quoi les deux conformations du régulateur ?
2 conformations du régulateur
* 1 liant l’ADN – actif
* 1 ne pouvant pas lier l’ADN - inactif
La majorité de l’activation de la transcription se fait par…
allostérie et recrutement
Quelles sont les autres moyen de régulation autre que l’allostérie, le recrutement et l’encombrement ?
Régulation négative : inhibition de la formation du complexe ouvert ou l’échappement du promoteur
Régulation positive: Activateur qui permet l’échappement efficace vers l’étape d’élongation
Vrai ou faux : Certains régulateurs ont
leurs sites de liaison distants du promoteur
Vrai
peut être vraiment loin (et former des boucles) ou vraiment proche
Lorsque les régulateurs sont loins du promoteur, quelle protéine peut venir aider ?
La Protéine de liaison à l’ADN peut venir courber l’ADN pour aider la liaison
c’est quoi la régulation coopérative ?
Mécanisme complexe ou 2 ou + régulateurs interagissent:
* Entre eux – liaison protéine/protéine
* Avec l’ADN – liaison ADN/protéine
Certains gènes sont actifs lorsque plusieurs régulateurs sont présents simultanément
La régulation de la transcription s’effectue
- à quel niveau ?
- par l’action de quoi?
– Principalement au niveau de l’initiation
– Par l’action de régulateurs positifs (activateurs) et négatifs (répresseurs)
l’activation ou l’inactivation de l’ARN pol déjà lié est quelle mécanisme ?
allostérie
C’est quoi la source primaire d’énergie chez E coli?
glucose
si manque de glucose, E coli prend quoi comme énergie ?
Lactose
ou autre sucre présent
C’est quoi l’opéron Lac ?
une série de 3 gènes sur le génome d’E coli (lacZ, lacY et lacA)
lacZ, lacY et lacA utilise le même promoteur
Vrai
La transcription de l’operon Lac donne combien de ARNm?
un seul, mais avec 3 gènes = traduit en 3 protéines
Que veux dire ‘‘Polycistronique’’ ?
ARNm ayant plusieurs gènes
le gènes lacZ fait quoi?
Code pour la β-galactosidase
–> Enzyme qui coupe le lactose en galactose et
en glucose (galactose trop grosse pour entrer dans la bactérie = doit être dégrader en mono)
Le gènes LacY fait quoi?
Code pour la lactose perméase
– >Protéine transmembranaire qui importe le lactose dans la cellule
Le gènes LacA fait quoi?
Code pour la thiogalactoside transacétylase
–> Débarrasse la cellules des thiogalactoside toxiques qui sont importés avec le lactose par la lactose perméase
Dans quelles conditions la cellule a-t-elle
besoin de produire les gènes lac?
- absence de glucose
- présence de lactose
** question d’examen
Quelles sont les 2 protéines régulatrices impliquées dans les protéines Lac ?
CAP (activateur)
réprésseur Lac
Que fait le régulateur CAP ?
Se lie sur le site CAP (activateur)
* Transmet le signal qui manque de glucose
Que fait le réprésseur lac ?
Codé par lacI
* Se lie sur l’opérateur
* Transmet le signal qui a pas de lactose
= inhibe lacY, lacA et lacZ
c’est quoi le niveau basal au niveau de l’opéron lac ?
présence de lactose ET glucose =
AUCUN represseur ou activateur
= mini peu gènes transcrit
Que se passe-t-il s’il y a du lactose, mais pas de glucose ?
CAP sur CAP site et pas de réprésseur lac
Que se passe-t-il s’il y a du glucose, mais pas de lactose ?
operon lac inhiber par represseur lac, pas de CAP
En absence de CAP, est-ce que ARN pol peut se lier sur le promoteur Lac ?
Oui, mais faiblement
-Région -35 du promoteur non optimale
CAP fait de la liaison coopérative ?
Vrai
-> Recrute l’ARN pol sur le promoteur
Le domaine CTD de la sous-unité alpha de l’ARN pol se lie à quoi?
Élément UP du promoteur
(ou cap si lactose)
L’élément UP est présent dans le promoteur LAC
Faux. L’élément UP est ‘‘remplacer’’ par le site CAP
Donc le domaine CTD se lie au CAP sur le site CAP au lieu de se lier à l’élement UP
Quelle est une irrégularité de CAP comme régulateur ?
CAP induit une torsion de l’ADN qui s’enveloppe autours
d’elle
(Normalement, la liaison d’un régulateur à l’ADN ne change pas la structure de l’ADN)
Quelles sont les effets de l’AMPc ?
Cap a besoin de l’AMPc pour que sa conformation soit adéquate (effet allostérique sur CAP)
S’il y a pas de glucose, quelles sont les effets sur l’AMPc et CAP?
pas de glucose =
augmente la présence de AMPc =
Augmente [CAP] ayant eu un changement de conformation =
CAP se lie et active les gènes Lac
Quelles sont les caractéristiques de l’opérateur lac ?
- deux demi-site symétrique
Comment l’operateur lac réprime-t-il la transcription
Il Recouvre une partie du promoteur =
Empêche physiquement l’ARN pol d’interagir avec le promoteur
Les régulateurs bactérien se lie sous quelle forme ?
Monodimère
Chaque monomère se lie à quoi?
demi-site
La reconnaissance des séquences spécifiques d’ADN se fait par une structure secondaire, laquelle ?
hélice-coude-hélice
À quoi sert les deux hélices alpha dans la structure hélice-coude-helice ?
- reconnaissance (s’insère dans le grand sillon)
- se positionne en travers du grand sillon et interagit
avec le squelette d’ADN = Stabilise et positionne correctement l’hélice de reconnaissance
Le représseur Lac est un dimère
Faux
un tétramère
Les monomères du représseur Lac font quoi?
Chaque opérateur lac est en contact avec 2 sous-unités
Les 2 monomères restant vont se lier sur l’un des 2 autres
opérateurs distants
à quoi sert d’avoir 2 liaisons sur 2 site différents pour le réprésseur lac ?
recourber l’ADN en empêchant le lien avec l’ARN pol
Comment fonctionne l’allostérie du réprésseur Lac ?
Le lactose se lie sur le répresseur lac
-> Induit un changement de sa conformation
= Ne peut plus lier l’ADN (devient inactif)
Le galactose est le même principe que le lactose
Vrai
mais opéron différent (opéron Gal)
Les gènes gal code pour quoi et sont exprimé quand ?
– Codent pour les enzymes impliquées dans le métabolisme du galactose
– Exprimés lorsque le galactose est présent et que le glucose est absent
Comment le répresseur galR est différent du réprésseur Lac ?
n’encombre pas le site de liaison de l’ARN pol comme le répresseur lac
-> Il retient l’ARN pol en empêchant la transition de complexe fermé à ouvert
Quelle est la protéine responsable de la régulation positive de tout les sucres ?
CAP
Que veux dire ‘‘contrôle combinatoire’’ ?
même activateur sur plusieurs gènes (comme CAP)
est-ce quil y a du controle combinatoire chez les eucaryote ?
oui
La majorité des promoteurs d’E coli sont reconnus par quoi?
σ70
mais peut être un autre σ
Quel est l’effet d’un choc thermique (ex. fievre) chez E. coli?
- augmentation de σ32 = mécanisme infectant d’E coli ralenti
-> σ32 remplace σ70 dans plusieurs ARN pol pour diriger les ARN pol vers la transcription de gènes qui protègent la
cellule des effets du choc thermique
Quelles sont les 2 mécanismes qui augmentent σ32 ?
– Stimulation de la traduction
– Stabilisation transitoire de la protéine
c’est quoi un Bactériophage SP01
virus des bactérie
-> Infecte Bacillus subtilis et provoque croissance lytique (explose)
l’Ordre d’expression des gènes du phage contrôlés par quoi?
σ
c’est quoi les étapes du bactériophage SP01 ?
1 – L’ARN pol bactérienne (σ70) reconnaît les promoteurs précoces du phage nécessaires au début de l’infection
2- σ -> gène σ28 = réplication
3- l’ARN pol σ28 dirige la transcription des promoteurs intermédiaires
4- Un des gènes intermédiaire σ -> σ34
5- L’ARN pol σ34 dirige l’expression des gènes tardifs = tue bactérie
Donnez 2 exemples d’allostérie des protéines régulatrices
- lactose qui change la conformation du répresseur lac
- AMPc qui change la conformation de CAP
Est-ce que l’allostérie peut aussi être provoquée par les régulateurs?
Oui
par exemple: NtrC et MerR fonctionnent par allostérie plutôt que par recrutement pour activer la transcription
Vrai ou faux: L’ARN pol liée sur le promoteur est inactive
Vrai.
L’activateur induit un changement allostérique de ce complexe pour le rendre actif
Le gène glnA est transcrit par quoi?
l’ARN pol σ54
ARN pol σ54 lie le promoteur de glnA sous quelle forme ?
complexe fermé stable
Activateur NtrC lie l’ADN si quoi?
si le niveau d’azote est faible
-> Contrôle les gènes impliqués dans le métabolisme de l’azote
Quel est le mode d’action de l’activateur NtrC
Baisse d’azote =
= ARN pol σ54 lie le promoteur de glnA sous forme de
complexe fermé stable
= NtrC (phosphorylé par NtrB ) lie le site de liaison de l’activateur de glnA et interagit avec l’ARN pol σ54
= NtrC a une activité ATPase – > fournit l’énergie nécessaire pour changer la conformation de l’ARN pol
=> Transition de complexe fermé stable à complexe ouvert
Pourquoi L’ARN pol σ70 de MerR n’est pas optimale sans mercure ?
Distance entre -10 et -35 de 19pb au lieu des 15-17 pb classiques
En présence de mercure, qu’arrive-t-il ?
-> MerR subit un changement conformationnel
– Torsion de l’ADN au centre du promoteur
– Restaure la région -10 et -35 du promoteur dans une configuration optimale pour l’ARN pol σ70
en se tordant, ca rapproche et fait 17pb = optimale.
c’est quoi l’antiactivation ?
peut activer ou réprimer. (ex. araBAD)
Promoteur qui dirige l’expression des gènes pour le métabolisme de l’arabinose
– Présence d’arabinose et absence de glucose = active
– 2 activateurs possibles ( CAP et AraC )
peu importe l’infection par un virus, les deux voies peuvent terminé par une lyse
Vrai
Qu’est-ce qui provoque la bactérie de lyser ?
Si la bactérie est pour mourir
Quelles sont les 3 voies possibles lorsqu’un bactériophage infecte une bactérie ?
- Lytique (tue)
- Lysogène (dodo)
- Induction lysogène (Passage l’état lysogène à lytique)
que se passe-t-il lorsque le virus entre en lytique ?
– Nécessite la réplication de l’ADN
– Synthèse de nouvelles protéines d’enveloppe (pour protéger le virus)
Que se passe-t-il lorsque le virus est en phase lysogène
– Intégration de l’ADN du phage dans le chromosome bactérien
– Répliqué à chaque division cellulaire
– Prophage – stage dormant
Le génome du bactériophage est petit et efficace. Il sert à quoi?
Donner la recette à la bactérie pour que la bactérie produit ce que le virus veut
Quelles sont les gènes des promoteurs Pr, PL et PRM ?
Cro et cl
Quel sont les caractéristique du Promoteur PRM
– Transcrit seulement le gène cI
– Promoteur faible (niveau basal faible)
- nécessite la liaison d’un activateur en amont
Quel sont les caractéristiques du Promoteur PR, PL
– Tous les autres gènes sont directement ou indirectement transcrits via PR et PL.
– Promoteurs forts, constitutifs
– N’ont pas besoin d’activateurs
Quel promoteur est activé lors de la phase lytique ?
PL et PR
Quel promoteur est activé lors de la phase lysogenique ?
PRM
Répresseur λ, il fait quoi?
activateur/represseur
Codé par le gène cI
gène cI fait quoi?
code le répresseur Répresseur λ
Que fait les Répresseur λ pour être activateur et represseur ?
Répresseur
-> Sa liaison sur un promoteur empêche
l’ARN pol de s’y fixer
Activateur
-> Par recrutement (comme CAP)
via sa région d’activation en N-term
Le Répresseur λ a combien de domaine et c’est quoi?
2 domaines reliés par une région flexible
– Domaine de liaison à l’ADN en N-term (hélice-coude-hélice)
– Domaine de dimérisation en C-term
c’est quoi les caractéristiques de cro ?
- Répresseur
- 1 domaine
- Lie l’ADN sous forme de dimère (hélice-coude-hélice)
l’opérateur OR1 a une plus grande affinité pour Cro ou λ
λ
l’opérateur OR2 a une plus grande affinité pour Cro ou λ
Cro ET λ égale
l’opérateur OR3 a une plus grande affinité pour Cro ou λ
Cro
Chaque OR (opérateur droit) peut lier Cro ou λ
Vrai
Pourquoi disons-nous que 2 dimères de répresseur λ se lie de façon coopérative sur l’ADN?
Affinité du répresseur λ est optimale sur OR1
-> La liaison sur OR1 favorise la liaison sur OR2 (recrutement)
= Le répresseur λ se lie ainsi sur 2 sites simultanément alors que sa concentration ne devrait permettre sa liaison que sur le site OR1
* Le site OR3 reste libre car la liaison OR1 et OR2 ne permet pas le contact avec un 3ème dimère sur le site adjacent
Quoi qui contrôlent le stage lysogène et lytique
Represseur λ et Cro
Que ce passe-t-il en stage lysogène avec delta et cro ?
Répresseur λ se lie sur OR1 et OR2
=Empêche la fixation de l’ARN pol sur PR
-> Le répresseur λ lié à OR2 active la transcription à partir de PRM
Que ce passe-t-il en stage lytique avec delta et cro ?
1 dimère de Cro se lie à OR3
-> Recouvre PRM = le réprime par encombrement
–> L’ARN pol se lie à PR et PL et transcrit les gènes lytiques
Pr et PL on besoin d’activateur
Faux :
* PR et PL sont des promoteurs forts et n’ont pas besoin d’activateurs
Comme passons-nous de lysogène à lytique ?
represseur delta est dégradé = libère PR = Cro s’installe
Quel événement aide la transition du stade
lysogène au stade lytique?
- L’accumulation de dommages ou de cassures
monocaténaire induit une réponse dans les E. Coli
-Mécanisme général
ces deux là vont produire la réponse SOS
c’est quoi la réponse SOS
La réponse SOS va induire la production de protéines de
réparation qui ne sont pas présentes normalement
Les lésions provoquent une destruction d’un répresseur de transcription lequel ?
LexA
(c’est RecA qui va le dégrader = provoque SOS)
Que fait LexA ?
réprime les protéines réparation
Qu’arrive-t-il sans LexA ?
activation des protéines de réparation
c’Est quoi les dommages collatéraux avec la dégradation de LexA ?
Le répresseur λ ressemble à LexA = le dégrade AUSSI
qu’arrive-t-il si le répresseurλ est clivé ?
Ne peut plus lier OR1 et OR2
= Induction de la transcription de PR et PL –> lytique
= Production de Cro qui lie OR3
= Empêche la liaison du répresseur λ
= Rend l’induction irréversible
= Mort cellulaire
Pourquoi la quantité de répresseur λ doit être régulé finement ?
λ Trop faible = induction spontanée sans réponse SOS
λ Trop forte = Manque de RecA pour inactiver tous les répresseurs λ
La quantité de λ doit être réguler par quoi ?
mécanismes d’autorégulation positive et négative
Comment fonctionne l’autorégulation négative
PRM est activé par les répresseur λ (sur OR2) pour produire du répresseur λ via cI
Si la concentration du répresseur λ devient trop forte, il fixe aussi OR3 et réprime PRM
= empeche ARN pol
= degradation naturelle protéine
qu’est-ce qui fait en sorte que c’est lytique ou lysogene ?
dépend de 2 protéines:
- cII à transcrit à partir de PR
– cIII à transcrit à partir de PL
Que fait cII
Activateur transcriptionnel
-> Lie un site en amont du promoteur PRE (promoteur faible) = Stimule la transcription de cI (Répresseur λ)
-> possible de s’autoréguler positivement via OR1 et
OR2 sur le promoteur PRM,
Que faut-il pour que cll s’autorégule ?
il faut un niveau basal
Que ce passe-t-il à l’étape précoce de l’infection ?
À l’infection :
- transcription initiée à partir de PR et PL
-> PR dirige la synthèse de Cro et de cII
= Cro favorise le développement lytique
= Cro se lie sur OR3 et bloque PRM
= cII favorise la croissance lysogène en activant la
transcription de cI (répresseur λ)
= Répresseur λ se lie sur OR1 et OR2 pour bloquer PR et active PRM
PR et PL ont le même trajet
Vrai
qu’est-ce qui détermine le choix de développer en lysogénie ?
- L’efficacité de cII pour activer la transcription de cI
détermine le choix de développer en lysogénie
Qu’est-ce qui détermine l’efficacité de cII?
plus que de phage entre dans la bactérie, plus il y a de répresseur λ
= condition necessaire pour éteindre promoteur fort
= inhibe phage
= phage éteint
= lysogénie
Que ce passes-t-il si 1 phage ou moins par bactérie
lytique (lyse)
Que ce passe-t-il si + 2 phage par bactérie
lysogénique
sert a rien de lyser si beaucoup de phage, car vont manquer d’hôte
qu’arrives-t-il s’il y a plus de phage entrant
+ de phage entrant = de transcrit à partir de PR = + cII
-> Augmente les chances qu’au moins un génome de phage dirige la synthèse du répresseur et s’intègre dans le chromosome bactérien
+Bloque ainsi le développement lytique des autres phages
qu’arrives-t-il s’il y a peu de phage entrant
Peu de bactérie = peu de cellules hôtes disponibles pour le cycle d’infection suivant
= Préfère aller en stade dormant plutôt que de risquer de ne pas trouver de cellules à infecter
c’est quoi l’épigénétique ?
Hérédité (cellule à une autre) des profils d’expression géniques en absence de mutation et de signal initiateur (pas a cause de l’environnement, parce que cell mère)
-> ex post traumatique change cell, même si pas de stresse par la suite
Est-ce que certains gènes peuvent rester allumés dans
plusieurs générations de cellules même si le signal n’est plus présent ?
Oui
Le profil d’expression des gènes vient normalement de
signaux extracellulaires. Comment ils disparaissent ?
si le signaux est retiré
Le maintient du statut lysogène du phage λ est assuré par quoi?
le répresseur λ
À l’infection, le signal d’expression des gènes lysogènes est établi en réponse à un ratio phage/bactérie faible ou élevé ?
élevé
À l’infection, le signal d’expression des gènes lysogènes est établi en réponse à un ratio phage/bactérie élevé grace à quoi?
1- La synthèse est établie via l’activation du gène cI par l’activateur cII
2- La synthèse du répresseur λ est maintenue par autorégulation
La synthèse du represseurλ est maintenue par quoi?
autorégulation
Pourquoi l’amélioration des conditions de croissances des bactéries ne changent pas le statut lysogène ?
Épigénétique ! marque cellulaire
-> divise les represseur λ et resynthèse plus de λ
