mol 8 Flashcards
Le taux de base de transcription procaryote dépend de quoi?
dépend de la facilité à débuter la transcription (lien avec force du promoteur):
+ la séquence se rapproche du consensus, + elle est facile à ouvrir (+ facile à initier la transcription)
Qu’est-ce qui permet de moduler le taux de base de transcription procaryote?
Protéines régulatrices
comment sont organisés (généralement) les gènes procaryotes?
en opérons qui donnent des transcrits polycystroniques (info pour plusieurs protéines en un seul transcrit)
les opérons sont généralement transcrits suite à un signal activateur, comment ce signal est il interprété?
l’opérateur est un segment d’ADN sur lequel le signal (molecule ou proteine) peut aller se lier et réprimer la transcription de tout l’opéron
un site distinct de l’opérateur va lier un autre type de signal et permettre de transcrire les opérons
Quel est le principe d’un opéron?
Plusieurs gènes ayant une même fonction
leurs expression est régulée par un seul promoteur
il existe deux classes générales de protéines régulatrices de la transcription, quel est leur méchanisme général?
Ils se lient à des sites spécifiques près des gènes qu’ils contrôlent
Activateurs: augmente le taux d’expression
Répresseurs: diminue ou bloque la transcription
plus précisément, que font les répresseurs de transcription et que font les activateurs?
-répresseurs se lient à l’ADN sur le site opérateur (à l’intérieur du promoteur) et empêchent la laison de l’ARNpol
-activateurs se lient à l’ADN ET à l’ARNpol pour augmenter l’affinité de cette dernière pour le promoteur
=recrutement par liaison coopérative
VRAI OU FAUX: les répresseurs et les activateurs se lient sur l’opérateur
FAUX, seulement les répresseurs se lient sur l’opérateur
les activateurs se lient à l’extérieur du promoteur
À quel moment de la transcription interviennent les répresseurs et activateurs?
Lors de l’initiation de la transcription
vrai ou faux, l’isomérisation de l’ARN pol en complexe ouvert se fait toujours spontanément (lors de la liaison de l’holoenzyme au promoteur)
faux, parfois l’ARN pol se positionne sur le promoteur mais n’arrive pas à induire la transition vers le complexe ouvert, il s’agit d’un complexe fermé stable,
ll a donc besoin d’un activateur actif qui induire un changement de conformation dans la polymérase pour passer en complexe ouvert
*certains de ces activateurs fonctionnent par allostérie et répondent à des contextes environnementaux précis
Pas d’isomérisation = ??
Pas de transcription
pourquoi les complexes fermés stables peuvent-ils être utiles lors de l’expression de gènes qui ne sont pas toujours nécéssaires
comme la transcription ne peut commencer sans la présence d’un activateur, certains gènes qui doivent être exprimés seulement lors de certaines situations peuvent être régulés de telle façon à ce que leur transcription ne débute que lors d’un signal précis qui concorde avec le moment où les gènes sont utiles.
Que fait la glutamine synthase GlnA?
Par quoi est reconnu son promoteur?
Quel est son objectif?
Elle catalyse la dernière étape de la fixation de l’ammonium et est impliquée dans le métabolisme de l’azote
Son promoteur est reconnu par l’ARNpol-σ54. Il s’agit d’un complexe fermé stable.
Tant que la cellule a assez d’azote, l’ARN polymérase ne bouge pas.
La glutamine synthase est produite que lorsqu’il y a un besoin et assure une meilleure efficacité de l’utilisation de l’ATP
-elle permet donc d’augmenter le niveau cytosoilique d’azote
explique la régulation de la glutamine synthase GlnA selon la régulation allostérique
si on manque d’azote dans la cellule:
-kinase NtrB s’active
-phosphorylation de NtrC = rend active
-libération du transporteur de NH4
NtrC-P (activateur) se lie devant le promoteur du gène GlnA et interragit directement avec sigma54, ce qui induit un changement allostérique
Ce changement de conformation permet à l’ARN polymérase de passer en complexe ouvert
Cela permet alors la transcription des gènes qui permettent l’importation de l’azote dans la cellule
qu’est-ce que le facteur sigma54
une sous-unité de l’ARNpol54 qui constitue un complexe fermé stable sur le promoteur du gène de la glutamine synthase
si un site activateur se trouve très loin du gène en question, comment rémédier au problème de distance (2 façons)
Donnez un exemple
Mécanisme à distance:
-une protéine architecte se lie entre le site activateur et le site promoteur pour plier l’ADN en boucle
-les protéines régulatrices interagissent avec d’autres protéines du complexe d’initiation encore dans le but de former une boucle d’ADN
Exemple: L’activateur NtrC agit à distance : son site de liaison est 150 pb en amont du promoteur basal.
tous les répresseurs empêchent la liaison de l’ARN pol à la séquence du promoteur, vrai ou faux
faux, certains répresseurs maintiennent l’ARN pol sur le site du promoteur, aka l’empêche de s’éloigner plutôt que d’empêcher sa liaison
L’opéron gal fait parti de quel mécanisme?
explique comment l’opéron gal est exprimé ou réprimé
Rétention de la polymérase
En absence du galactose: lopron gal est inutile et le répresseur se lie à un site adjacent au promoteur. Lorsque l’ARN pol arrive, le répresseur interagit avec elle et l’empêche de faire la transition vers le complexe ouvert, inhibant la transcription.
En présence du galactose: le répresseur se dissocie de l’ADN et l’ARN pol peut échapper au promoteur. Le galactose est un inducteur.
Qu’est-ce que l’opéron gal?
Il encode les protéines nécessaires pour métaboliser le galactose
quel est le répresseur de l’opéron gal? quel est l’inducteur?
répresseur : cAMP-CAP
inducteur : galactose
Donne un exemple d’antiactivation?
explique comment cet opérion est exprimé et réprimé
En présence d’arabinose : araC se lie sous la forme de dimère aux sites I1 et I2 (prom. basal). La transcription est activée via recrutement de l’ARN polymérase
En absence d’arabinose: changement de conformation du dimère. Liaison d’une sous-unité du dimère à un site distant (araO2). Bloque la transcription via formation d’une boucle de répression de l’opéron.
qu’est-ce que l’opéron lac?
Qui est son répresseur?
activateur?
un opéron contenant 3 gènes nécessaire à la dégradation du lactose soit :
lacZ = B-galactosidose
LacY = la lactose perméase
LacA = la thiogalactoside transacétylase
son répresseur est la protéine lacI (via opérateur)
son activateur est la protéine CAP
qu’est ce les gènes Lac Z Y et A codent respectivement?
lacZ :la β galactosidase qui hydrolyse le lactose en glucose et galactose
lacY :la lactose perméase qui permet l’entrée du lactose (et des thiogalactosides) dans la cellule
lac A: la thiogalactoside transacétylase qui dégrade les thiogalatosides toxiques pour la cellule
l’expression de l’opéron lac est souvent coordonnée avec l’expression de l’opéron gal. Pourquoi?
Comment peut-on coordonner l’expression de 2 opérons?
lacZ transforme le lactose en glucose+galactose, ce dernier a besoin de l’opéron gal pour être métabolisé
Avec le même activateur
la concentration de glucose a un effet sur l’expression des opérons lac et gal vrai ou faux
vrai, la présence limitée de glucose active l’adenylate cyclase qui convertit l’ATP en cAMP (donc augmente concentration de cAMP) qui s’associe à la protéine CAP, qui induit une courbure dans l’ADN et donc favorise la transcription
explique comment l’opéron lac est influencé par la présence ou l’absence de lactose
sans lactose : lacI est exprimé et se lie a l’opérateur lac: il cache une partie du promoteur, ARN pol ne peut pas s’y lier
DONC, pas de transcription et opéron pas exprimé
avec lactose : l’allolactose (inducteur) lie lacI, diminue affinité de lacl pour l’opérateur, l’ARN pol peut se lier au promoteur
DONC, il y a transcription et l’opéron est exprimé
explique l’effet du glucose sur l’expression de l’opéron lac, en présence de lactose
lactose sans glucose: cAMP augmente en concentration, se fixe sur CAP et modifie la conformation, ce qui permet de fixer CAP sur l’ADN et induire la courbure du promoteur et maximiser la transcription
lactose avec glucose : l’expression de l’opéron lac reste faible
VRAI OU FAUX: Il y a intégration du signal lorsqu’il y a présence de lactose et de glucose
Faux, lorsqu’il y a présence de lactose et ABSENCE de glucose
quelle est la composition et l’action du répresseur lacI?
le répresseur lacI est un tétramère qui lie les demi sites de l’opérateur lac (divisé en 2 et chacune et reconnue par une sous-unité de lac). Les deux sous-unités qui entrent en contact avec l’ADN ont la structure hélice-coude-hélice
explique plus précisément sur quoi la protéine CAP se lie et comment elle interagit avec ARN pol.
La liaion de CAP à l’ADN dépend de la présence d’AMPc
CAP-cAMP se lie au site CAP activateur sur l’ADN ainsi qu’avec le domaine CTD de la sous-unité alpha de l’ARN pol, ce qui stabilise la polymérase au promoteur
Le “ site CAP” représente quelle séquence du promoteur σ70?
l’élément UP
qu’est-ce que le contrôle combinatoire?
EXEMPLE?
lorsque plusieurs gènes sont sous le contrôle d’un même facteur
exemple: absence du glucose = activation des opérons Lac et Gal par CAP.
qu’est-ce que l’intégration du signal?
exemple?
lorsque deux conditions sont necessaires pour obtenir la pleine expression d’un gène
exemple: Présence lactose + absence glucose pour activation complète de l’opéron Lac.
Que se passe-t-il si une seule condition est remplie?
expression très basale ou quasi inexistante
qui a découvert le modèle opéron?
De quel manière?
François Jacob et Jacques Monod ont remporté le prix nobel en 1965 pour leur découverte
Ils ont étudiés une série de mutations affectant la synthèse de la β-galactosidase et de la lactose perméase
décrit rapidement comment monod et jacob ont déduit que le fonctionnement des opérons
ils ont introduit des mutations soit dans le chromosome bactérien ou sur un plasmide F’ reproduisant l’opéron
* Une cellule avec plasmide F’ a 2 copies de l’opéron lac (génome + plasmide)
2 types de mutations:
* Mutation I- = répresseur inactif (mutation de la séquence du gène répresseur)
* Mutation Oc = le site de l’opérateur est défectueux.
lors du premier essai de jacob et monod, les mutants étaient simples. ie ils ne contenait qu’une seule copie du gène lac. explique les deux résultats obtenus selon la mutation subite par le gène
B. Bactérie mutante pour Oc (génome) (opérateur défectueux) : le répresseur I est toujours exprimé mais ne peut se lier à l’opérateur donc Lac est exprimé avec ou sans lactose
A. Bactérie mutante pour LacI (I-, génome): le répresseur n’est pas exprimé, Lac exprimé avec ou sans lactose
conclusion: expression Lac constitutive si le répresseur ou son site de liaison est muté
lors du deuxieme essai de jacob et monod, les mutants étaient doubles ie ils contenai deux copies du gène lac (1 chromosome + 1 plasmide ) et etaients mutants I-/I+, explique les résultats obtenus
2e essai plasmide I+, génome I- : Le répresseur génomique n’etait pas exprimé, mais le répresseur plasmidique oui, il n’y a eu aucune expression de l’opéron Lac en absence de lactose
conclusion : le répresseur Lac I agit en trans
lors du troisième essai de jacob et monod, les mutants étaient doubles ie ils contenai deux copies du gène lac (1 chromosome + 1 plasmide ) et etaients mutants Oc-/Oc+, explique les résultats obtenus
3e essai, plasmide Oc+, génome Oc-: les répresseurs LacI génomiques et plasmidiques étaient exprimés, mais l’opérateur génomique étant défectueux, seule l’expression lac plasmidique fut réprimée en absence de lactose tandis que l’expression de lac génomique etait constitutive
conclusion : l’opérateur agit de façon cis
qu’est ce qu’on veut dire par une molécule qui agit en cis vs agit en trans?
cis : l’élément (ADN) n’a d’influence que sur les gènes voisins, même morceau d’ADN
trans : une protéine peut sur un autre gène à distance
vrai ou faux, la régulation d’expression peut se faire à d’autres moments que l’initiation
vrai, le mécanisme d’atténuation permet de réguler les gènes impliqués dans la synthèse d’acides aminés chez E.coli
L’atténuation rappelle le mécanisme __________
de terminaison intrinsèque
Quelle est la fonction de l’opéron tryptophane?
L’objectif?
fonction: assure l’expression des enzymes nécessaire à la synthèse de tryptophane
objectif: devancer la terminaison de la transcription lorsque la concentration de tryptophane est déjà élevée.
décrit l’opéron tryptophane
doté d’un promoteur, suivit du trpL (se trouve au début du promoteur):
C’est une région ORF qui code pour un petit peptide de 14 aa (dont 2 tryptophane) puis contient 4 régions d’ADN distincte, qui lorsque transcrites en ARN peuvent former des tiges-boucles.
Quelles sont les 2 possibilités d’association des 4 régions de l’opéron tryptophane en tige-boucle?
- 1ère possibilité d’association : régions 2/3 . Les régions 1 et 4
restent libres. - 2e possibilité d’association : régions 3/4.
explique le méchanisme de régulation par atténuation en prenant l’opéron tryptophane comme exemple. que se passe-til lors de l’absence de tryptophane dans la cellule
sans trp: le ribosome synthétise le peptide codé par l’ORF de l’opéron. Lorsqu’il doit ajouter un trp, il bloque du à un manque de trp. Il reste bloqué dans la région 1, ce qui laisse le temps à l’ARN pol de synthétiser la région 2-3 de l’ARN qui vont s’associer pour créer une tige-boucle, l’ARN pol continue alors son chemin et continer de transcrire l’opéron TRP
explique le méchanisme de régulation par atténuation en prenant l’opéron tryptophane comme exemple. que se passe-til lors de la présence de tryptophane dans la cellule
le ribosome synthétise le peptide codé par ORF, comme il ne manque pas de TRP il n’a pas de problème à synthétiser le peptide (les 14 a.a de trpL) et suit l’ARN pol de prêt. Cela empêche la formation de la boucle 2-3, mais permet la formation de la boucle 3-4, cette boucle cause la terminaison intrinsèque de la transcription et l’ARN pol ne transcrit donc plus l’opéron TRP
qu’est-ce que l’opéron trp?
l’opéron qui code pour toutes les enzymes cruciales à la synthèse de trp
vrai ou faux, la régulation par atténuation repose sur le fait que chez les procaryotes, la traduction et la transcription sont couplés
vrai. il faut que le ribosome suive l’ARN pol de très près pour que le mécanisme fonctionne
vrai ou faux, il existe également une régulation d’expression au niveau de l’ARNm
vrai, cela se produit sur l’ARNm en élongation ou déja complété
nomme deux méchanismes de régulation d’expression qui agissent sur l’ARNm
les sARN et les ribocommutateurs
que sont les sARN et leur fonctionnement
Séquences de 80-110 pb codées par de petits gènes. Elles s’apparient avec des séquences complémentaires sur les ARNm. Selon le cas:
-elles entrainent la dégradation des ARNm en recrutant les nucléases
-elles inhibent la traduction en cachant le site RBS
-elles stimulent la traduction en libérant le site RBS
que sont les ribocommutateurs?
fonctions?
Il s’agit d’une structure secondaire dans la partie 5’ de l’ARN stabilisée par la liaison d’un métabolite ou d’une autre molécule. C’est donc l’ARN lui même qui détecte la présence ou l’absence de la molécule.
Détermine l’expression du gène et de la protéine,
* en induisant la terminaison de la transcription,
* en empêchant le ribosome de se fixer.
Pourquoi dit-on que les ribocommunicateurs sont aptamère?
la formation de la structure secondaire (3D) en 5’ est sensible à la
concentration d’un métabolite précis et lie spécifiquement cette molécule.
la structure secondaire des riboswitch dépend de quoi?
Ou sont-ils placés?
Leur structure secondaire se forme en fonction de la présence u de l’absence d’un métabolite
la structure secondaire formée par l’ARNm se forme surtour près du signal de terminaison de transcription ou près d’un site RBS (début de traduction). Les riboswitch peuvent donc induire la terminaison ou encore empêcher le ribosome de se lier au RBS
comment les riboswitch peuvent-ils terminer la transcription de l’ARNm?
La liaison des 2 terminateurs forme une structure en tige boucle qui fait décrocher l’ARN POL avant la séquence codante.
comment les riboswitch peuvent-ils bloquer la traduction de l’ARNm?
La liaison de la séquence RBS à une séquence complémentaire libre forme une tige boucle qui empêche le ribosome de s’associer à l’ARN.
quelle est la forme la plus ancienne de controle de l’expression génique? ils sont présent chez quels organismes?
Les “riboswitch ” sont la plus ancienne méthode de contrôle de l’expression des gènes(soit régulation positive ou negative) . Ils sont très communs chez les procaryotes, mais on suspecte leur existence chez les eucaryotes.
