Cours 7

Question 1

C’est quoi un phénotype?

Answer 1

C’est une propriétés caractéristiques exprimées et observables d’une cellule ou d’un organisme.

Question 2

Explication de la régulation des processus physiologiques

Answer 2

Modulation des proportions des nombreux types de protéines de manière quantitative et qualitative, selon la réponse à des changements de l’environnement chimique et physique
- Dans chaque cellule tous les gènes sont présents et ne sont pas nécessairement exprimés.
- Majorités des protéines sont stables, mais leur concentration baisse par la dilution engendrée par la fission binaire
- Besoin d’une régulation des processus physiologiques

Question 3

À quel niveau se fait la régulation des processus physiologiques?

Answer 3

Elle se fait plus au niveau de la transcription pour éviter de faire des étapes de manière inutile sinon on fait un investissement d’énergie pour rien pour faire la transcription et la traduction si on n’a pas besoin de la protéine.

Question 4

Qu’est-ce qu’un gène constitutif?

Answer 4

C’est un gène qui est exprimé constamment et qui est présent à un taux relativement stable dans la cellule, quelles que soient la conditions de culture

Question 5

Qu’est-ce qu’un gène inductible?

Answer 5

C’est un gène exprimé en réponse aux conditions de culture et seulement si la cellule en a besoin. Une protéine codée par un gène inductible est présente en faible quantités en conditions non induites.

Question 6

En quoi la régulation est spécifique et précise?

Answer 6

Car la présence d’un substrat particulier va enclencher l’expression d’un ou de plusieurs gènes métaboliques correspondant.

Question 7

Quels sont les facteurs qui affectent la régulation?

Answer 7

L’état physiologique de la cellule et son environnement. Le substrat peut être présent mais le pH et la température peuvent ne pas être favorable à la croissance. Donc il est plus avantageux pour la bactérie de ne pas exprimer le gène catabolique correspondant.

Question 8

À quelle vitesse se déroule la régulation?

Answer 8

La régulation se fait rapidement. Les mécanismes étudiés ont lieu en une fraction de seconde.

Question 9

C’est quoi le but de la régulation?

Answer 9

L’organisme optimisent l’utilisation des ressources et augmentent leurs chances de survie. À un niveau énergétique, on ne peut pas se permettre d’exprimer tous les gènes sans arrêt.

Question 10

C’est quoi les étapes générales d’un processus régulé?

Answer 10

• Des récepteurs membranaires détectent les composés ou les changements dans la milieu
• Ces composés peuvent soit être introduit dans la cellule ou seulement enclencher la transmission d’un signal.
• La cellule va s’adapter aux changements du milieu ou la présence de ces composés via les mécanismes de régulation.

Question 11

Qu’est-ce que l’initiation de la transcription?

Answer 11

C’est modulé par la fixation de la polymérase sur l’ADN au niveau du promoteur.

Question 12

Qu’est-ce qu’un promoteur?

Answer 12

C’est une séquence de nucléotide qui se trouve avant le cadre de lecture où l’ARN polymérase va se lier. C’est une séquence d’ADN nécessaire à l’initiation de la transcription et il est le plus souvent situé en amont de la partie transcrite des gènes. Un promoteur fort (initiation fréquente) ou faible (initiation rare) selon sa séquence d’ADN pour des facteurs sigma donnés.

Question 13

Quelle est l’utilité d’un facteur sigma?

Answer 13

Le facteur sigma se retrouve dans le cytoplasme. Si on n’a pas de facteur sigma, on n’a pas de fixation de l’ARN. En effet, c’est une sous-unité qui est un constituant de l’holoenzyme ARN polymérase. Une fois que l’ARN polymérase est placé, le facteur sigma s’en va.

Question 14

Qu’est -ce qui détermine la force de liaison du facteur sigma?

Answer 14

Les 35 nucléotides avant le promoteur et la boite Pribnow vont déterminer à quel point le facteur sigma va se lier avec une forte affinité. Tout dépendamment si la séquence consensus se rapproche de la séquence du promoteur, cela va affecter la force d’affinité du facteur sigma pour la séquence. Plus la force d’affinité est grande, plus le gène va être transcrit.

Question 15

Que sont les housekeeping genes?

Answer 15

Les housekeeping sont présents en forte quantité et de manière stable. Ils sont utilisé pour des fonctions essentiels.

Question 16

Comment se fait la régulation avec les facteurs sigma?

Answer 16

Cela se fait au niveau des promoteurs. La force du promoteur va affecter l’affinité facteur sigma et le promoteur. Cela va affecter la fréquence d’initiation. Cela dépend de la similarité entre la séquence et le consensus.

Question 17

Comment se présente les variations de la présence des facteurs sigmas?

Answer 17

Tout dépendamment de la fonction des facteurs sigmas, la présence de ceux-ci va varier dans la cellule selon le besoin. En fonction, de la séquence des gènes, ceux-ci vont être reconnu par différents facteurs sigmas. Les bactéries ont généralement un facteur sigma dominant en quantité relativement stable dans la cellule.

Question 18

Quelles sont les applications en biologie synthétique et en génie génétique?

Answer 18

-L’utilisation des promoteurs préexistants ou même le design de promoteurs artificiels permettent un contrôle très strict de voies métaboliques importantes d’un point de vue industriel. Des promoteurs plus forts pourraient être fait de manière artificielle.
- Des promoteurs inductibles permettent de séparer l’étape de croissances et l’étape de production d’un produit souhaitées.
- Les promoteurs sont assez conservés, donc il est facile de les passer d’une espèce à l’autre pour les applications souhaitées.

Question 19

Quelle est un autre manière de réguler la transcription?

Answer 19

Elle peut aussi être régulée par des protéines régulatrices qui se lient sur une séquence d’ADN appelée l’opérateur. L’opérateur peut être par une protéine de régulation qui n’est pas un facteur sigma. L’opérateur est une séquence d’ADN est adjacente ou bien elle chevauche le promoteur. C’est un site de fixation de protéines régulatrices.

Question 20

C’est quoi les protéines régulatrices appelées des activateurs ou des régulateurs positifs?

Answer 20

C’est lorsque leur liaison avec une unité transcriptionnelle stimule l’expression des gènes. Ils sont donc des activateurs de transcription.

Question 21

C’est quoi les protéines régulatrices appelées des répresseurs ou des régulateurs négatifs?

Answer 21

C’est lorsque leur liaison avec une unité transcriptionnelle diminue l’expression des gènes. Ils sont donc des répresseurs de transcription.

Question 22

Comment fonctionne le répresseur LacI?

Answer 22

Il y a de la régulation négative car on a une séquence qui code pour la protéine lacI qui va être exprimé de manière constitutive. En effet, les protéines sont traduites de l’ARNm transcrit et elles vont être fixer sur la région d’opération. Lorsque la protéine est liée, cela empêche la polymérase de faire son travail donc cela réprime l’expression. Toutefois, si le lactose est présent dans le milieu, l’allolactose va se lier à la protéine LacI et agir en tant qu’inducteur pour l’enlever.

Question 23

Comment fonctionne l’activateur CAP?

Answer 23

L’adénosine monophosphate cyclique AMP-C est souvent présent lorsqu’il n’y a pas beaucoup de glucose. L’AMP-C va se lier à une protéine activatrice de catabolisme, CAP, et cette dernière va venir se lié proche du promoteur pour devenir des activateurs. L’ARN polymérase va pouvoir venir se lier avec son facteur sigma et démarrer la transcription. Si le CAP ne possède pas de AMP-C, il n’y a pas de liaison sur le site de liaison. On a donc une régulation des promoteurs qui vont avoir une activité dont le niveau de base est faible. Les régions de contrôles sont en effet voisine au promoteur.

Question 24

Quels sont les variations de contrôle de l’opéron Lac?

Answer 24

Si le niveau de glucose est bas et le lactose est disponible–> AMP-C + CAP donc ARN pol ( haut niveau d’expression)
Si le niveau de glucose est haut et le lactose est indisponible –> présence du répresseur LacI
Si le niveau de glucose est bas et le lactose est indisponible –> AMP-C + CAP et présence du répresseur LacI
Si le niveau de glucose est haut et le lactose est disponible –> présence de rien ( bas niveau d’expression)

Question 25

Fonctionnement de l’opéron trp

Answer 25

Le TrpR est un répresseur. Donc s’il est présent en grosse quantité, il va avoir de l’auto-régulation en venant se lier sur l’opérateur. En effet, il va faire de l’autorégulation négative en changeant de conformation en se liant à un co-répresseur.

Question 26

Fonctionnement de l’opéron ara

Answer 26

En absence d’arabinose, la protéine AraC est liée au promoteur et elle exerce une répression sur l’opéron. Cela forme un repliement et l’ARN pol a de la difficulté à venir à se lier. Lorsque présent, l’arabinose se lie à la protéine AraC, ce qui modifie sa conformation et cesse la répression. Ensuite, la protéine CAP peut agir comme activateur quand le glucose est absent.

Question 27

Qu’est-ce qu’un plasmide métabolique?

Answer 27

C’est un type de plasmide qui porte des gènes codant pour un ou des enzymes métabolisant des substances telles des xénobiotiques, des composés organiques. Comme avec l’opéron toluène

Question 28

Fonctionnement de l’opéron toluène

Answer 28

Quand le toluène est présent dans le milieu, le XylR colle le toluène pour former une conformation active pour activer certaines voies. La protéine XylR se lie promoteur Pu et agit comme un activateur de la transcription sur la voie du haut. XylR se lie aussi au promoteur Ps et active la transcription du gène XylS pour en avoir encore plus.
Le toluène peut se former du benzoate. En présence de benzoate, la protéine XylS a une forte affinité pour le promoteur PL et agit comme un activateur de la transcription de la voie du bas. L’enzyme formé par XylS vont réagir avec le benzoate pour formé de la TCA qui est utilisé par la bactérie pour produire de l’énergie.
Si on n’a pas du toluène, seulement du benzoate, seulement la voie du bas va être activer.

Question 29

Qu’est-ce que l’atténutation?

Answer 29

L’atténuation permet de stopper l’activité de l’ARN polymérase au tout début de la transcription d’un gène pour éviter qu’un ARN soit produit ( terminaison précoce). Il y a donc un arrêt de la transcription en cours.

Question 30

Qu’est-ce que la terminaison dépendante du facteur rho?

Answer 30

Le facteur protéique rho se lie au transcrit en formation et cause la dissociation de la machinerie de transcription. En effet, le facteur rho reconnait la séquence de nucléotides de la fin de l’ARNm. L’ARNm va s’enrouler autour de rho et c’est son activité enzymatique qui va décoller le brin de l’ARN pol. La bicyclomycine est un antibiotique qui prévient l’action du facteur rho. Il possède une action léthale et un spectre large chez plusieurs espèces Gram -.

Question 31

Qu’est-ce que la terminaison indépendante du facteur rho?

Answer 31

Elle se fait spontanément au niveau d’une séquence particulière de sur le transcrit. Il y a 2 séquences sur l’ADN qui sont riche en GC et qui sont inverses et complémentaires. Donc elles peuvent se coller si l’ARN se replie. Ces séquences complémentaires peuvent mener à la formation de boucle dans l’ARNm. Celles-ci peuvent causer un détachement de l’ARNm en formation donc un arrêt de la transcription. La boucle formée est très stable car elle possède des liens triples. Aucune enzyme ni protéine est impliqué, c’est seulement les séquences des nucléotides.

Question 32

Fonctionnement de l’atténuation avec l’opéron Trp

Answer 32

L’atténuateur se retrouve entre l’opérateur et le premier gène de structure TrpE. Nous avons donc la présence de séquences complémentaire. La transcription et la traduction ont lieu au même moment. Le ribosome va ensuite s’en aller sur le codons Trp et la traduction va être ralentie ou non selon la concentration dans la cellule.

Question 33

Que se passe-t-il si le ribosome n’a pas été ralenti au niveau des codons Trp?

Answer 33

Si la quantité de Trp est suffisante dans la cellule, la traduction n’est pas ralenti. L’ARN transcrit se replie ensuite lorsque ces séquences complémentaires sont transcrites pour former la boucle de pause. Cela a lieu de la même manière pour la boucle de terminaison. Toutefois, pour cette dernière, cela force l’arrêt de la traduction car ça créer une tension sur l’ARNm donc le complexe va se détacher.

Question 34

Que se passe-t-il si le ribosome a été ralenti au niveau des codons Trp?

Answer 34

Il n’y a donc pas assez de Trp de disponible, donc le ribosome est ralenti car on a de la difficulté à incorporer le Trp. Le ribosome est donc ralenti au niveau des codons. La transcription se fait donc plus rapidement que la traduction. Elle transcrit donc des régions complémentaires en amont du ribosome. C’est la boucle antiterminateur qui est formée. La dernière régions ne sera donc plus disponible pour former la boucle de terminaison. La transcription est donc en mesure de continuer jusqu’à la fin. Aucune tension n’est formé pour arrêter la transcription.

Question 35

Comment fonctionne la dégradation de l’ARNm comme moyen de régulation?

Answer 35

-On peut faire de la régulation au niveau de la transcription qui va avoir un effet car la demi-vie des ARNm est courte.
-Le contrôle de l’expression génétique peut se faire en modulant la longueur de la demi-vie.
La fixation de l’azote à partir N2 est couteuse en énergie, la vitesse de réaction est lente par rapport aux autres réactions enzymatiques et il faut beaucoup de nitrogénase.
-Si présence de N2 comme seule source d’azote, la demi-vie des ARNm qui vont coder pour la nitrogénase est de 20 minutes.
- Si présence de source azoté facilement assimilable, la demi-vie des ARNm qui vont coder pour la nitrogénase est de 2-3 minutes. Donc on ne perd pas d’énergie à dégrader l’azote.

Question 36

Comment fonctionne la traduction comme moyen de régulation?

Answer 36

Il peut avoir des protéines qui vont venir se fixer sur le site de liaison sur l’ARNm du ribosome et empêcher la traduction ou réduire sa fréquence.
Il peut aussi avoir des ARN antisens qui vont se lier sur une région de l’ARNm et vont bloquer la place du ribosome donc cela va empêcher la traduction.

Question 37

Comment les ARN antisens peuvent promouvoir la traduction?

Answer 37

Ils peuvent venir se lier et enlever les boucles et les repliements en se liant à une partie du repliement.
Ils peuvent aussi se lier et prévenir la liaison d’une ribonucléase ( enzyme qui dégrade les ARN)