Régulation de la transcription chez les procaryotes Flashcards
Par quoi se fait la transcription de l’ADN en ARN? Où commence-t-elle?
– Par l’ARN polymérase
– Initiée au niveau du promoteur
Qu’est-ce qu’un promoteur?
– Région située au début du gène
- Liaison de l’ARN pol
La cellule transcrit-elle toujours tous les genes?
Non. La cellule doit adapter la quantité de produits transcrits en fonction de ses besoins
Quand est-ce que le complexe est ouvert/fermé?
Liaison de l’ARN pol au promoteur = Complexe fermé
Ouverture du complexe = Dénaturation de l’ADN
Quelles sont les phases de la transcription?
Les phases du cycle de transcription : initiation, élongation et terminaison
Par quoi l’expression des gènes est-elle contrôlée?
Expression des gènes contrôlée par des signaux extracellulaires
– Procaryotes = signaux par des molécules dans le milieu de culture (nutriments, toxines, etc…)
Comment les signaux extracellulaires sont trasmis aux gènes?
Transmis aux gènes par des protéines régulatrices
– Régulateurs Positifs – Activateurs
– Régulateurs Négatifs – Répresseurs
Que sont des régulateurs?
Protéines qui reconnaissent des sites situés près (ou dans) des gènes et s’y lient pour contrôler leur expression.
En général les sites sont près.
La régulation peut se faire à différentes étapes. Quelles sont-elles?
– Traductionnel (sera vu par Dr Salesse)
– Structure des ARN (sera vu par Dr Guérin)
– Initiation de la transcription : principal niveau de régulation chez les procaryotes
Pourquoi la régulation se fait principalement à l’initiation?
Coût minimal en énergie et en ressource (un gène qui ne servira pas ne sera pas transcrit)
Plus facile au niveau de l’ADN qu’au niveau de l’ARN
• Un seul promoteur sur une seule molécule d’ADN doit être régulé
• Traduction implique de nombreuses molécules d’ARNm codant pour le gène à réguler
Pourquoi la régulation ne se fait pas seulement au niveau de l’initiation?
- Modulation plus fine et plus efficace de l’expression d’un gène
- Réduit le temps de réponse de cette régulation, ce qui est plus efficace
• Ex. Répression levée à l’étape de traduction, la protéine peut être produite immédiatement
Qu’est-ce que le niveau basal de la transcription? Quelle est l’étape limitante?
Sans les protéines régulatrices, l’ARN pol se lie sur les promoteurs avec une faible affinité
– La liaison amène la transition en complexe ouvert
– Initiation de la transcription
Étape limitante:
– Liaison de l’ARN pol
Qu’est-ce que la répression de la transcription par encombrement?
Un répresseur se lie sur un site recouvrant en partie le promoteur, ce qui empêche l’ARN pol de se lier et réprime la transcription.
Comment se nomme le site où se lie le répresseur sur l’ADN?
Le site où se lie le répresseur sur l’ADN = l’opérateur.
Comment expliquer l’activation de la transcription par recrutement?
L’activateur aide l’ARN pol à se fixer à son promoteur
– L’activateur se lie sur un site proche du promoteur (site de liaison de l’activateur)
– Interagit avec l’ARN pol pour le rapprocher du promoteur
– Mécanisme de recrutement
• C’est un exemple de liaison coopérative
Qu’est-ce qu’un exemple de liaison coopérative?
Mécanisme de recrutement
• C’est un exemple de liaison coopérative
Comment expliquer l’activation de la transcription par allostérie? Quelle est l’étape limitante?
La liaison d’un activateur sur son site, change la conformation de la (ADN/ARN) polymérase qui lui permet d’ouvrir la double hélice.
L’étape limitante est la transition du complexe fermé vers le complexe ouvert.
L’allostérie peut également se faire sur le régulateur
– 2 conformations du régulateur
• 1 liant l’ADN – actif
• 1 ne pouvant pas lier l’ADN - inactif
Quel est le principe de l’allostérie?
Allostérie
– Veut dire « autre forme »
– Change la structure de la protéine après liaison d’un ligand sur un site régulateur
La régulation positive peut se faire autrement que par recrutement ou par allostérie. Expliquez.
L’activateur qui permet l’échappement efficace vers l’étape d’élongation
Comment expliquer l’action à distance de certains régulateurs?
Certains régulateurs ont leurs sites de liaison distants du promoteur
– L’ADN forme ainsi une boucle pour rapprocher les deux sites de liaison
– Peut aller jusqu’à >1kb
Des protéines peuvent se lient entre le régulateur et le promoteur pour aider à courber l’ADN (DNA-bending protein)
Expliquez le principe de régulation coopérative?
Des groupes de régulateurs peuvent se lier de façon coopérative
– 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
Le niveau d’activation diffère selon le ration inhibiteur/activateur.
Les régulateurs peuvent agir de quelle manière?
– De façon coopérative
– Au promoteur ou à distance du promoteur
– En aidant/empêchant l’ARN pol de se lier à l’ADN (recrutement/encombrement)
– En activant/inactivant l’ARN pol déjà liée à l’ADN (allostérie)
Quelle est la source primaire d’énergie chez les procaryotes? Que se passe-t-il si l’environnement manque de cette substance?
La source primaire d’énergie (carbone) pour les procaryotes est le glucose (monosaccharide)
Si l’environnement manque de glucose, la bactérie se trouve une autre source de carbone
– Ex. Lactose (disaccharide) qu’il convertit en glucose et galactose
Qu’est-ce que l’opéron lac? Où est situé le promoteur?
L’opéron lac est la série de gènes nécessaires à l’importation et à la coupure du lactose.
Il est composé de 3 gènes lac adjacents sur le gènome d’E coli
– lacZ, lacY et lacA
– Transcription donne un seul ARNm qui contient les 3 gènes (polycistronique)
– Traduit en 3 protéines
Promoteur
– En 5’ de lacZ
– Dirige la transcription des 3 gènes
Quels sont les différents gènes lac? Pour quoi codent-ils?
lacZ (principale, car importante)
– Code pour la β- galactosidase
– Enzyme qui coupe le lactose en galactose et en glucose
lacY
– Code pour la lactose perméase (qui fait des trous dans la cellule pour permettre au lactose d’y entrer plus rapidement)
– Protéine transmembranaire qui importe le lactose dans la cellule
lacA
– Code pour la thiogalactoside transacétylase
– Débarrasse la cellules des thiogalactoside toxiques (ressemblent au lactose) qui sont importés avec le lactose par la lactose perméase
Dans quelles conditions la cellule a-t-elle besoin de produire les gènes lac?
Quand il n’y a pas de glucose dans son espace extra-cellulaire.
Doit avoir du lactose dans l’espace extracellulaire.
Quelles protéines régulatrices sont impliquées dans la production des protéines lac?
2 protéines régulatrices impliquées
– CAP (un activateur) qui se lie sur le site CAP en absence de glucose et transmet le signal du glucose.
– Répresseur lac (un répresseur) qui se lie sur l’opérateur en absence de lactose. Il est codé par lacI et transmet le signal du lactose.
Quels sont les différents signaux environnementaux qui influencent la transcription de l’opérion lac?
Présence de glucose et présence de lactose : niveau basal de la transcription, donc peu d’opéron lac produit, car il n’y a pas d’activateurs présents.
Présence de glucose et absence de lactose : un répresseur se lie sur l’opérateur, donc pas d’opéron lac produit.
Absence de glucose et présence de lactose : présence d’un activateur, donc production de plusieurs d’opérons lac.
Absence de glucose et absence de lactose : l’activateur et l’inhibiteur sont tous les deux liés à leurs sites, cela fait en sorte que la polymérase ne peut pas se lier et ne peut pas transcrire les opérons lac.
Que se passe-t-il en présence de CAP, en absence de UP et en absence de CAP?
Absence de CAP
– L’ARN pol se lie faiblement sur le promoteur de lac
– Région -35 du promoteur non optimale
Élément UP absent (CAP agit comme UP)
– Typique des promoteurs contrôlés par des activateurs
Présence de CAP
– Se lie 60 pb en amont du site d’initiation
– Recrute l’ARN pol sur le promoteur
– Liaison coopérative