Mécanismes de régulation chez les procaryotes

Question 1

Quelles sont les particularités de la réplication du génome bactérien?

Answer 1

transcription et traduction d’un gène sont simultanées (polysomes)
absence de compartimentation

Question 2

Expliquer l’utilité des plasmides

Answer 2

augmentant leur résistance à la défense des hôtes (plasmide de virulence)
enzymes inactivant des antibiotique ou agents toxiques (plasmide R)
enzymes métabolisant substances xénobiotiques (plasmide métabolique)
bloquer la croissance des bactéries qui ont pas de plasmide du type Col (plasmide Col)

Question 3

Décrire la structure d’un gène bactérien et de ses divers éléments

Answer 3

promoteur pour transcription
séquence de tête (présent sur transcrit, utile pour traduction)
région codante
séquence de queue (sur transcrit, non traduit)
terminateur indique fin transcription

Question 4

Qu’est-ce qu’un opéron?

Answer 4

unités de transcription polycistronique
plusieurs gènes de structure adjacents
contient plusieurs segments, chacun codant pour 1 polypeptide
ARNm permet la traduction de plusieurs protéines

Question 5

Qu’est-ce qu’un cistron?

Answer 5

segment ARN qui code pour un unique polypeptide

Question 6

Quels sont les différents endroits où se déroule la régulation?

Answer 6

transcription
ARNm
traduction
riborégulateurs
transduction de signal (système à deux composants et régulation globale)

Question 7

Quels sont les rôles des facteurs sigma dans la régulation de la transcription?

Answer 7

constituant de l’holoenzyme ARNpol

Question 8

Comment se fait la régulation au niveau des promoteurs?

Answer 8

séquence des facteurs sigma similaire au consensus (boite -10 et -35) (fort)
séquence des facteurs sigma peu similaire au consensus (faible)
dépend aussi de la fréquence d’initiation des promoteurs
niveau de la quantité de facteur sigma
fait au niveau de régions de contrôle

Question 9

Quelle est la conformation de base du répresseur protéique de l’opéron lactose?

Answer 9

active, le répresseur protéique se lie a la région opérateur= encombrement stérique=cache le promoteur=PAS TRANSCRIPTION=LACTOSE ABSENT

Question 10

Quel est l’inducteur de l’opéron lactose?

Answer 10

le lactose se lie au répresseur=conformation inactive car lié à l’inducteur= le répresseur se dissocie du gène=TRANSCRIPTION GÈNE ( lactose présent)

Question 11

Quel est l’état de l’opéron lac si il y a du lactose et pas de glucose?

Answer 11

l’opéron lactose est actif, ++ transcription

Question 12

Quel est l’état de l’opéron lac s’il n’y a pas de lactose et pas de glucose?

Answer 12

l’expression de l’opéron lac faible mais pas le plus faible car il y a l’activateur et le répresseur

Question 13

Quel est l’état de l’opéron lac s’il y a du lactose et du glucose?

Answer 13

l’expression de l’opéron Lac = faible (basale) , puis augmentation après que le glucose soit utilisé. ADN et région promotrice libre, se prépare à utiliser le lactose

Question 14

Quel est l’état de l’opéron lac s’il n’y a pas de lactose et du glucose?

Answer 14

l’expression de l’opéron Lac= très faible

Question 15

Explique la régulation négative de l’opéron lac?

Answer 15

la conformation de base = le répresseur protéique lacI est actif et lié à l’ADN
la répression n’est jamais 100% efficace donc l’allolactose est produit même si lacZ est réprimé

activité basale même en absence de lactose
levée de la répression
l’allolactose est une autre conformation du lactose, elle vient de l’action de la B-galactosidase

l’allolactose est l’inducteur et se lie sur lacI

la conformation du répresseur devient inactive et se détache de l’ADN, IL Y A TRADUCTION DU GÈNE

Question 16

Explique la régulation positive de l’opéron lac?

Answer 16

sucre préféré est le glucose car il requiert aucune transformation pour entrer dans les voies métaboliques

pas de glucose:
AMPc+ CAP(protéine activatrice de catabolisme) - active= agit comme un activateur= augmente la transcription

glucose:
pas AMPc = CAP inactive, n’agit pas comme activateur= n’augmente pas la transcription

Les promoteurs qui sont ainsi régulés, ont une activité dont le niveau de base est faible

Question 17

Quel est le co-répresseur de l’opéron trp?

Answer 17

le tryptophane (le propre produit de la voie métaboliqur)

Question 18

Quel est le répresseur de l’opéron trp?

Answer 18

TrpR comformation de base inactive

Question 19

Explique la régulation positive de l’opéron trp?

Answer 19

activateur se fixe sur ADN proche de la région -35 du promoteur et augmente la fixation de le polymérase sur l’ADN

les promoteurs régulés ont une activité de base faible

Question 20

Explique la régulation négative de l’opéron trp?

Answer 20

répresseur se fixe sur l’ADN proche (opérateur) du promoteur et réduit la fixation de la polymérase sur l’ADN

Dans les systèmes inductibles le gène régulateur produit un répresseur actif, qui est inactivé par un inducteur

Dans les systèmes contrôlés par répression le gène régulateur produit un répresseur inactif, qui est activé par une molécule appelé répresseur

Question 21

Quel est l’autorégulation de l’opéron trp?

Answer 21

le produit protéique d’un gène est son propre répresseur (autorégulation négative)

ex: gène régulateur de l’opéron trp : trpR

Question 22

Quelles sont les caractéristiques de la protéine régulatrice de l’opéron ara?

Answer 22

synthèse constitutive, régule son propre promoteur

Question 23

Comment agit l’opéron ara sans arabinose?

Answer 23

protéine araC=
2 têtes des protéines ont beaucoup d’affinité

domaine de liaison à l’ADN à beaucoup d’affinité avec araI et araC

entraîne une courbure d’ADN= répression, promoteur Pbad est inaccessible

Question 24

Comment agit l’opéron ara avec arabinose?

Answer 24

protéine araC=
++ affinité avec pince, araC se lient côte à côte sur la région araO1 et araI
pas de courbure de l’ADN = rôle activateur= stabilise la liaison de la polymérase

la protéine araC lié à l’arabinose stabilise la liaison de l’ARNpol (comme la CAP dans opéron lactose) ici la CAP stabilise aussi l’ARNpol

Question 25

Qu’est-ce que la séquence de Shine-Dalgarno?

Answer 25

site de liaison du ribosome dans la séquence de tête d’un opéron

Question 26

Qu’est-ce qu’un régulon?

Answer 26

Un régulon est un système de régulation dans lequel des gènes , non côte à côte,sont contrôlés par la même molécule régulatrice (mais promoteurs différents)

Question 27

Qu’est-ce qu’un modulon?

Answer 27

Un modulon est un système de régulation dans lequel un réseau de l’opéron est contrôlé par la même molécule régulatrice, mais dont les opérons sont aussi contrôlés séparément par des régulateurs qui leurs sont propres. exemple: molécule de stress ou second messager comme AMPc.

Question 28

Qu’est-ce qu’un stimulon?

Answer 28

Un stimulon est un ensemble de l’opéron qui réagissent à un stimulus environnemental (comprend différents régulons ou modulons ayant des protéines régulatrices différentes

Question 29

Qu’est-ce qu’un système de régulation à 2 composantes.

Answer 29

Il y a une protéine senseur (souvent senseur histidine kinase (SHK) = qui se phosphoryle)

• domaine détecteur du SHK dans le périplasme
• domaine transmetteur du SHK dans le cytoplasme
• un groupement phosphoryl le domaine receveur le régulateur de réponse (RR)
• le domaine effecteur du RR est le domaine de liaison à l’ADN
• protéine cytoplasmique qui est un régulateur( protéine qui lie ADN et agit comme activateur ou répresseur)

Question 30

Pourquoi beaucoup de gènes et d’opérons sont-ils régulés au niveau de l’initiation de la transcription?

Answer 30

En régulant l’initiation de la transcription est énergivore (économie d’ATP en ne produisant pas d’ARNm). Activation ou désactivation rapide de la production de protéines en réponse à des signaux tels que des facteurs de croissance, des nutriments ou des stress. La quantité de protéine produite à partir d’un gène dépend directement du taux d’initiation de la transcription. Contrôler le moment et le taux d’initiation de la transcription de manière très spécifique.

Question 31

Qu’est-ce que la répression catabolique? Pourquoi peut-on dire que la répression catabolique est reliée au transport du glucose?

Answer 31

La répression catabolique est la régulation globale du catabolisme.CAP est une protéine activatrice de catabolisme qui se lie avec l’AMPc en absence de glucose et est un activateur
(régulation positive) de l’opéron lactose.

Question 32

Qu’est-ce que le quorum sensing et quelle est son utilité?

Answer 32

Système de régulation dont l’existence chez un organisme requiert la présence d’une certaine densité de cellules de la même espèce. Capacité de détecter et de répondre à la densité de la population au sein d’une même espèce. Expressions de gènes associés aux comportements individuels ou de groupe selon la densité de la population.

Question 33

Qu’est-ce qu’un ARN antisens et à quoi sert-il?

Answer 33

Les ARN antisens peuvent aussi promouvoir la traduction

en libérant le RBS(site liaison ribosome) d’un ARNm, ce qui le rend accessible.

En prévenant la liaison d’une ribonucléase (enzyme qui dégrade les ARN)

Inhibition de la traduction

liaison à ARNm complémentaire= structure double brin. Cela peut bloquer l’accès des ribosomes et des facteurs de traduction à l’ARNm

Dégradation ARNm

régulation de la stabilité de l’ARNm (augmentation ou diminution de la demi-vie)

modulation de l’épissage alternatif (en liant des séquences spécifiques)

Question 34

Quelles étapes de la synthèse des protéines peuvent faire l’objet de régulation?

Answer 34

Lors de la transcription (initiation et terminaison) et la traduction. Maturation ARNm, modification post-traductionnelles

Question 35

Expliquez pourquoi la formation d’une structure en tête d’épingle (tige-boucle) dans l’ARN peut empêcher la formation d’une autre.

Answer 35

La traduction a lieu en même temps que la transcription.

Exemple de l’opéron trp:
Si la traduction est ralentie, les régions 1,2,3 sont traduites et la région 4 n’est pas transcrite tout de suite. Les régions 2 et 3 peuvent former une structure secondaire en tige boucle alors quand la région 4 est enfin transcrite et traduite, la région 3 n’est pas disponible pour former la tige atténuatrice avec la région 4.

Question 36

Expliquez leur fonctionnement de la répression catabolique chez E.coli

Answer 36

La répression catabolique chez E.coli
avec un activateur: la CAP une protéine allostérique dont l’effecteur est l’AMPc (second messager)
agit sur les opérons lac, ara,mal,gal (sucres secondaires)

Question 37

Expliquez leur fonctionnement de la réponse SOS contre les dommages causés à l’ADN chez E.coli

Answer 37

avec un répresseur: LexA (contrôlée par un clivage protéolytique)

Des protéines spécifiques, telles que RecA, détectent les dommages à l’ADN et se lient aux régions endommagées

RecA liée stimule l’auto-catalyse de la protéine LexA (répresseur de gènes impliqués dans la réponse SOS)
L’auto-catalyse de LexA entraîne sa dégradation.
libération des gènes SOS qui étaient initialement réprimés.

Ces gènes codent pour des enzymes et des protéines impliquées dans la réparation de l’ADN, notamment des endonucléases, des ADN polymérases spécialisées et d’autres protéines de réparation.
un des gènes régulé bloque la formation du septum

Question 38

Expliquez leur fonctionnement de la réponse aux choc thermique chez E.coli

Answer 38

avec un facteur sigma spécifique (RpoH= sigma 32)
RpoH est produit constitutivement mais séquestré par DnaK (prévient l’agrégation des protéines lorsqu’elles sont synthétisées)= +++ affinité pour RpoH

RpoH lié n’est pas attaquée par DNase donc la concentration est toujours basse.
sa concentration augmente suite à un choc thermique

Si la température augmente, il y a une dénaturation des protéines.

DNaK préfère les protéines dénaturées a RpoH donc RpoH n’est pas séquestrée

RpoH est libre et sa concentration augmente, activation de la transcription des gènes (exemple: protéines chaperonnes qui aident à renaturer les protéines , protéases, etc)

Question 39

Expliquez leur fonctionnement de la réponse stringente

Answer 39

en réponse à des conditions défavorables (carence en a.a.)

accumulation de 2 nucléotides inhabituels (alarmones)

ppGpp (guanine tetraphosphate)
pppGpp (guanine pentaphosphate)
RelA dans ribosome detecte si l’aRNt est non chargé (pas a.a)

transforme la GTP en ATP puis en ppGpp/pppGpp

Question 40

Qu’est-ce qu’un facteur anti-sigma?

Answer 40

C’est une protéine qui régule l’activité d’un facteur sigma dans une cellule bactérienne. Contrôle la disponibilité et l’activation d’un facteur sigma.