La conjugaison Flashcards
Que sont les éléments ICE?
Éléments qui s’excisent du chromosome pour s’intégrer ailleurs : conjugaison permet le transfert de ces molécules qui ne sont pas physiquement séparées des chromosomes
Découverte de la conjugaison?
2 volet par Lederberg et Tatum
- Croisement d’auxotrophes(souche His- x souche Leu-) → étalement sur milieu minimum His-/Leu- = colonies
- Échange ou révertants?
- Croisement de polyauxotrophes → étalement sur milieu = colonies (possibilité de révertants impossible)
Qu’est-ce qu’un révertant?
Mutation secondaire qui ramène au phénotype original
Caractéristiques de la conjugaison découvertes par Lederberg et Tatum?
- Exige contact ¢-¢
- Mécanisme résistant à la DNase
- Transfert de plasmides
- Transfert d’un seul des 2 brins d’ADN (mécanisme comme cercle roulant)
Plasmides autotransmissibles vs mobilisables?
- Autotransmissibles : portent tous les gènes impliqués dans la conjugaison
- Mobilisables : portent gènes/séquences permettant d’être transférés, mais nécessitent la présence d’un plasmide autotransmissible dans la même cellule pour la mobilisation
Plasmides autotransmissibles détectés chez les bactéries et les archées. Les mieux caractérisés?
- Gram - : E. coli, Pseudomonas
- Gram + : Streptococcus, Bacillus, Staphylococcus
Classification des plasmides autotransmissibles?
Selon leurs gènes tra…
Exclusion d’entrée : inhibe l’entrée de plasmides partageant les mêmes tra (comme groupe inc)
Les plasmides autotransmissibles sont plus grands que les plasmides mobilisables. Pourquoi?
Les gènes tra!!! environ 1/3 du plasmide, regroupés près de l’oriT
Conjugaison, gènes tra : 2 modules fonctionnels complémentaires coordonnés?
- Mpf : interaction ¢-¢
- Dtr : préparation au transfert et réplication de l’ADN
Rôle de la composante Mpf dans la conjugaison?
- Formation du canal (et pilus) = Structure permettant la reconnaissance, l’attachement et la fixation des 2 ¢ afin de permettre le transfert d’ADN et des protéines
- Envoie signaux d’interaction ¢-¢ pour se coordoner avec Dtr
Structure du pilus de conjugaison?
- Fait de SU de pilA (piline)
- Peut s’allonger et se contracter grâce à l’hydrolyse de l’ATP afin de permettre contact avec l’autre cellule
Structure du pilus : différences inter-plasmides?
Oui, adaptation à différents environnements.
Ex : pColIb a 2 pili → 1 long et flexible pour les milieux liquide, et un court rigide pour milieux solides
Fonctions du pilus de conjugaison?
- Reconnaissance de la ¢ réceptrice (arrimage des partenaires)
- Rapprochement par rétraction
- Facilite formation du canal
Vrai ou faux : le canal se forme dans le pilus de conjugaison
Faux, le canal ne se forme pas dans le pilus, mais pilus facilite la formation du canal
Canal de conjugaison?
- Codé par Mpf
- Pont inter-cytoplasmes
- Permet le passage d’ADN et de protéines
- Formé des gènes Tra
Rôle des protéines de couplage (dans composante Mpf)?
- Arrimage des cellules
- Confèrent la spécifité de l’ADN transféré
- Reconnaissance de la relaxase et des protéines transférées (doorman)
Responsables des signaux (de contact)
- Activation spécifique de la relaxase
- Préparation au transfert d’ADN
En gros, active Dtr
Où sont situées les protéines de couplage de conjugaison?
Associées au canal dans la cellule donneuse (plasmide F = TraD)
Rôle de TraD sur plasmide F?
Protéine de couplage, apparenté à FtsK (ADN translocase) = translocation de l’ADN et des protéines
Les protéines du module Mpf ont une homologie avec…?
TTSS (machinerie de translocation de macromolécules)
Rôle de la composante Dtr dans la conjugaison?
- Gènes près de l’oriT
- Implique une relaxase (TraI) qui agit comme une endonucléase spécifique + hélicase → effectue une coupure monocaténaire
Décrit la conjugaison chez les Gram-.
- Mpf synthétise pilus et envoie le signal à Dtr qu’il y a un contact ¢-¢.
- Relaxase se lie au site nic de l’oriT et coupe 1 des 2 brins d’ADN → s’attache en 5’ via résidu tyrosine
- ADN + relaxase = transférés via canal (relaxase traîne ADN:1 jusque dans l’autre ¢)
- Dans ¢ receveuse, relaxase recircularise ADN:1 via réaction de phosphotransféraxe
- Relaxase est libérée et dégradée
Qu’est-ce que le relaxosome?
Relaxase + protéines associées à oriT (primase, hélicase)
- Permet séparation des brins dans ¢ donneuse (relaxase)
Relaxosome : est-ce que la primase plasmidique est transférée avec l’ADN:1 lors de la conjugaison?
Oui, car avantage pour les plasmides d’utiliser leur propre primase au lieu d’utiliser celle de l’hôte → assure formation d’ADN:2 indépendante de l’hôte. (montré avec primase xsomique thermosensible)
Comment se fait la régulation de la synthèse du pilus chez les Gram-?
- Dans ¢ réceptrice : synthèse immédiate post-conjugaison
- Après, production intermittente (pas synthèse constante) : économie d’énergie et protection contre les phages pilus-spécifiques
Caractéristiques des phages spécifiques au pilus?
- M13 et M17, reconnaissent le pilus comme récepteur
- Permettent le contrôle des populations bactériennes pilus+
Répartition des gènes tra?
Leur transfert est très fréquent par la cellule réceptrice post-conjugaison → 100 % des contacts ¢-¢ = F+
- Cellules avec plasmides de conjugaison prédominent (avec gènes tra)
Régulation des gènes tra du groupe IncF?
- TraJ est un activateur de l’opéron tra (nécessaire qu’il soit produit pour synthèse du pilus)
- La concentration de TraJ est contrôlée par finP (ARN antisens) et FinO (stabilisateur)
- Quand plasmide entre dans la ¢, juste TraJ = gènes tra (plasmide sb) → synthèse brinC = plasmide db = ARN finP et FinO sont synthéthisés = TraJ non traduit
- Répression des gènes tra (ARN:2) = plasmide ne peut plus être transféré
Impact d’une IS dans le gène finO?
Premier plasmide F découvert avait ça → IS provoque rupture du gène quand s’insert dedans = pas de stabilisation de FinP = pas de répression de TraJ = biogenèse du pilus en continu
Plasmides mobilisables?
Plasmides transférables mais non autotransmissibles → portent gènes mob
- Reconnaissent signaux émis par Mpf du plasmide auto et essaient de prendre de vitesse les plasmides auto
- oriT Dtr des plasmides mob est reconnu par Mpf d’un plasmide auto
Comment se fait le transfert des plasmides mobilisables?
Identique aux plasmides autotransmissibles :
- Mpf auto agit sur le Dtr mob → relaxosome mob reconnaît les signaux des Mpf auto
- Formation du pont intercellule = transfert relaxase ADN:1 (protéines de couplage reconnaissent relaxase des plasmides mob)
Transfert des plasmides mobilisables : pourquoi juste 1 plasmide qui est transféré?
- Compétition entre le plasmide mobilisable et le plasmide autotransmissible pour les protéines de couplage
- Plasmide mob : reconnaissance des protéines de couplage = étape clé
Comment est la relaxase des plasmides mobilisables vs celle des plasmides autotransmissibles?
Plus permissive, reconnaît signaux de différents plasmides autotransmissibles
Que sont des souches Hfr?
Souches ayant un facteur F intégré dans le xsome = transfert de gènes xsomiques
Comment se forment les souches Hfr?
- Intégration du plasmide F au xsome via un élément d’ADN mobile (IS2 plasmide F → transposons)
- Recombinaison homologue = intégration dans xsome Rec-indépendante : intégration par la transposase, séquence reconnue courte (2-9 pb)
- E. coli = 20 sites xsomiques d’intégration
Transfert du chromosome par un plasmide via souches Hfr?
- Mécanisme dicté par le Mpf et Dtr du facteur F → fonctionnement identique aux plasmides F
- Facteur F intégré exprime ses gènes tra = synthèse pilus = transfert ADN (facteur F + partie du xsome)
- Hfr demeure Hfr, F- demeure F- mais reçoit des gènes xsomiques
- Pas un transfert complet car limité par le temps de conjugaison
Comment a-t’il été montré qu’il peut y a voir transfert du xsome par le plasmide F chez les Gram-?
Grâce à la cartographie du xsome d’E. coli → carte physique des gènes vs temps de conjugaison
- Utilisation de différentes souches Hfr, complémentation de différents mutants
V ou F : le transfert du xsome par un plasmide est limité aux plasmides autotransmissibles.
Faux, possible qu’il y ait mobilisation du xsome via plasmide mobilisable, mais nécessite un plasmide auto.
Que sont les facteurs ‘?
Se retrouvent dans des souches Hfr instables = recombinaison et excision des gènes xsomiques intégrés au plasmide
- Facteur ‘ contient un plasmide autotransmissible au complet + section du xsome qui a été excisée
Dans quelles conditions le xsome est dépendant d’un plasmide?
Plasmide F’ : l’excision des gènes xsomiques entraîne une délétion sur le xsome, ces gènes sont sur le plasmide F (système de dépendance)
- Présence du plasmide est essentielle à la survie de la cellule dans ce cas
Différence entre transfert du xsome par plasmide F vs transfert du xsome via facteurs ‘?
- Plasmide F : Utilisation de différentes souches Hfr → pas tjrs les mêmes gènes qui sont transférés
- Facteur ‘ : tjrs les mêmes gènes qui sont transférés
Rôle des facteurs prime dans l’évolution?
Quand plasmide’ à large spectre porte des gènes xsomiques, il peut y avoir un transfert de gènes xsomiques à des espèces distantes = intégration = modification du génome
Conjugaison chez les Gram+?
- Système Dtr identique au Gram- : relaxase, primase, oriT…
- Différence : système Mpf → pas de pilus, agrégation donatrice/réceptrice (contact nécessaire)
Chez les Gram+, comment est stimulée la conjugaison?
Par des phéromones qui sont synthétisés par la cellule réceptrice
- Phéromones = spécifiques pour un plasmide, permettent l’expression des gènes tra dans la cellules donatrice
Que sont des phéromones? D’où proviennent-ils?
- Ce sont des gènes xsomiques provenant des séquences signal des lipoprotéines (extrémité C-terminale)
- Peptides de 7-8 a.a sécrétés dans le milieu grâce à la machinerie SEC
- Nommés en fonction du plasmide correspondant (plasmique qui reconnaît le phéromone)
Conjugaison chez Enterococcus (ex des Gram +)? avec le plasmide pAD1
- ¢ donatrice détecte phéromones (cAD1) émis par la ¢ réceptrice via récepteur : TraC
- cAD1 est transporté dans le cytoplasme par oligopeptide perméase. ce qui lève la répression faite par TraA et TraE
- Induction des gènes tra via induction de l’opéron
- Production de la susbtance d’agrégation Asa/Asp pour contact ¢-¢
Les senseurs des phéromones des ¢ donatrices sont codés par des gènes…?
Plasmidiques
Suite au transfert d’un plasmide par conjugaison chez les Gram+, que se passe-t’il avec les phéromones?
La ¢ donatrice reçoit tjrs des phéromones pour les autres plasmides, mais bloquent les phéromones pour le plasmide résident = économie d’énergie (avantage) car expression discontinue d’antigènes = protection contre la réponse immune/phages
Enterococcus peut transférer des plasmides à d’autres espèces (Staphylococcus). Ce que cela signifie?
Système de détection des cellules réceptrices est assez souple; la bactérie reconnaît des phéromones variés. ↑ de la propagation des AbioR inter-espèces
Que sont les éléments ICE?
- Integrating Conjugative Elements
- Molécules d’ADN indépendantes qui s’excisent du xsome (pas de réplication autonome)
- Contiennent des fonctions Tra
L’intégrase présente sur les ICE ressemble à…? et le MPF ressemble à…?
- Celle des phages (recombinase similaire)
- MPF ressemble au pilus système de sécrétion type IV
Caractéristiques de l’élément ICE Tn916?
La forme linéaire (xsomique) est non-conjugative : séquence de gènes qui se termine par une intégrase et une excisase
Comment se produit l’excision de l’element ICE Tn916?
- Excision par une excisase (aux extrémités) : exprimée suite à des stress environnementaux.
- Coupure aux extrémités + ligature = forme circulaire
- Transcription des gènes tra sous la forme circulaire (en raison du promoteur)
- Transfert relaxase- ADN:1, réintégration dans le xsome grâce à l’intégrase
Site d’intégration du Tn916? (ICE)
Gène ARNt = site ++ conservé, lieu de l’intégration dans la majorité des cas
Impact d’un ICE sur la structure du génome?
Les ICE peuvent changer de place sur le xsome (dépend du nombre de sites d’intégration, gène ARNt)
ICE autotransmissibles et mobilisables?
SXT et R391 sont des ICE autotransmissibles et mobilisables avec promoteurs multiples.
- Quand dommages à l’ADN = excision et conjugaison
Que sont les MGI?
- Mobile genomic islands
- Petits éléments (18-33 kb)
- Possèdent une oriT identique à SXT/R391 = hijack la machinerie de conjugaison
Comment les ICE peuvent changer de structure?
Ils peuvent acquérir des gènes par accumulation-mobilisation
- Ex : ICESt1 et ICESt3 qui ont le même site d’intégration que les CIME = composite ICE-CIME = addition de gène au ICE
- Créations d’îlots génomiques
Que sont les CIME?
Cis mobilizable elements
- Éléments de 5-35 kb
- Intégration au site fda
Transfert conjugatif de plasmides inter-espèces?
Grâce à des plasmides polyvalents, qui permettent le transfert entre des espèces phylogénétiquement distantes
ex : pRP4 transférable à tous les Gram-, pF chez S. cerevisiae
- Impact évolutif, dispersion AbioR
