Régulation de la transcription chez les procaryotes (cours 5) Flashcards
Quelles sont les étapes de la transcription chez les procaryotes?
Initiation
Élongation
Terminaison
Que se passe-t-il lors de l’initiation de la transcription chez les procaryotes?
- liaison de l’ARN pol au promoteur = complexe fermé
- Ouverture du complexe = dénaturation de l’ADN, la polymérase commence la transcription
Que se passe-t-il durant l’élongation (transcription chez les procaryotes)?
- échappement de l’ARN pol qui quitte le promoteur et commencer à transcrire
- élongation
Que se passe-t-il durant la terminaison de la transcription chez les procaryotes?
La polymérase termine la transcription et libère l’ARN
Par quoi est contrôlée l’expression des gènes chez les procaryotes?
Par des signaux extracellulaires (tout ce qui est à l’extérieur de la cellule)
Comment les signaux extracellulaires sont-ils transmis aux gènes?
Par des protéines régulatrices
régulateurs + = activateurs
régulateurs - = inhibiteurs
Qui suis-je: protéines qui reconnaissent des sites situés près/dans des gènes et s’y lient pour contrôler leur expression
Régulateurs
Pourquoi est-il important de réguler l’initiation de la transcription?
- pour sauver de l’énergie (transcrire un gène servira à rien si on en le transcrit pas pour produire un ARNm
- modulation plus fine et efficace de l’expression d’un gène au niveau de l’initiation
Qu’est-ce que le niveau basal de la transcription chez les procaryotes?
Niveau sans les protéines régulatrices
ARN pol se lie sur les promoteurs avec une faible affinité
Qu’est-ce qui amène le complexe a passé de forme fermé à la forme ouverte?
Liaison de l’ARN pol au promoteur
= initiation de la transcription
Quelle est l’étape limitante de l’initiation de la transcription?
Liaison de l’ARN pol au promoteur
Quel est le moyen de faire une répression de la transcription chez les procaryotes?
Par encombrement
Un répresseur se lie sur un site en recouvrant en partie le promoteur = empêche ARN pol de se lier = réprime la transcription
Comment se nomme le site où se fait la liaison du représseur lors d’un encombrement?
Opérateur
Comment peut-on activer la transcription?
- Par du recrutement
Un activateur aide l’ARN pol à se fixer à son promoteur. Il se lie sur un site proche du promoteur et interagit avec l’ARN pol pour le rapprocher du promoteur
- Par allostérie
Modification de la structure de la protéine après la liaison d’un ligand sur un site régulateur
Le mécanisme de recrutement pour activer la transcription est un mécanisme…
de liaison coopérative
La régulation de la transcription peut se faire de manière + ou -. Décrire ces 2 manières
+: par recrutement ou par allostérie
-: inhibition de la formation du complexe ouvert, échappement du promoteur, encombrement
Expliquer le fonctionnement de régulateurs qui fonctionnent à distance
Puisque l’activateur/régulateur est loin, une protéine (DNA-bending protein) vient créer une courbure de l’ADN pour rapprocher celui-ci de l’activateur
Expliquez qu’est-ce qu’une régulation coopérative?
Liaison d’un régulateur ou autre facilite ou rend plus probable la liaison de d’autres molécules similaires ou différentes
Quelle est la source primaire d’énergie chez E.coli?
Le glucose (monosaccharides)
Comment E.coli peut-elle trouver de l’énergie si l’environnement manque de glucose ?
Lactose
Galactose
La bactérie doit se trouver une autre source
Quels sont les 3 gènes contenus dans l’opéron lac?
3 gènes:
- LacZ
-LacY
-LacA
Où est situé le promoteur de l’opéron lac?
Situé en 5’ du lac Z
Ce promoteur dirige la transcription des 3 gènes (Z,Y,A)
Décrire le lacZ
- gène qui code pour la b-galactosidase (enzyme qui coupe le lactose en galactose+glucose)
Décrire LacY
- gène qui code pour la lactose perméase (protéine membranaire qui importe le lactose dans la cellule quand celui-ci entre trop lentement dans la cellule)
La lactose perméase vient faire des trous dans la cellule
Décrire LacA
- gène qui code pour la thiogalactoside transcétylase (débarasse la cellules des thiogalactosides (qui sont entrés dans la cellule par les trous formés par la lactose perméase)
Quelles sont les conditions pour laquelle la cellule a besoin de produire des gènes lac?
- quand il y a du lactose dans l’environnement (présence de lactose)
- quand il y a une carence/absence de glucose
Comment appelle-t-on les protéines qui vont amener les signaux extracellulaires à la cellule?
Protéines régulatrices
Quelles sont les protéines régulatrices impliquées dans le transport des signaux (absence glucose, présence de lactose) dans la cellule?
-CAP = activateur qui se lie sur le site CAP et transmet le signal du glucose
-Répresseur lac = répresseur codé par lac I, se lie sur l’opérateur et transmet le signal du glucose-lactose
Si les signaux environnementaux sont présence de glucose et de lactose, que se passe-t-il au niveau de la transcription?
Niveau basal de la transcription (aucune protéine régulatrice, mais expression très faible)
Si les signaux environnementaux sont la présence de glucose et l’absence de lactose, que se passe-t-il au niveau de la transcription?
Pas de transcription
Le site de liaison est encombré par le répresseur
Si les signaux environnementaux sont l’absence de glucose et la présence de lactose, que se passe-t-il au niveau de la transcription?
Transcription activée: tous les facteurs sont là pour une bonne transcription
Quels sont les signaux environnementaux pour que l’expression des gènes lacs soient inhibée?
Peu de glucose
Carence de lactose
Qui suis-je: j’indique à la bactérie qu’il n’y a pas de glucose
CAP
Que se passe-t-il en absence de CAP?
ARN pol se lie facilement sur le promoteur de lac. La région -35 du promoteur est non optimale
Que se passe-t-il en présence de CAP?
CAP se lie 60pb en amont du site d’initiation, recrute l’ARN pol sur le promoteur (liaison coopérative)
Vrai ou Faux: CAP induit un changement dans la structure de l’ADN
Vrai, il induit une torsion de l’ADN et celui-ci va s’entourer autour de cap
Décrire l’allostérie de CAP
- glucose diminue la concentration d’AMPc et l’AMPc a un effet allostérique de CAP
- CAP doit lier l’AMPc pour que sa conformation soit adéquate
- une diminution de glucose vient augmenter l’AMPc ce qui active CAP à se lier et activer les gènes lac
Qu’est-ce que l’opérateur lac?
C’est le site de liaison du répresseur lac
Séquence de 21 pb qui est symétrique et reconue par 2 sous-unités du répresseur lac (2 demi-sites pour permettre la liaison du répresseur lac)
Comment l’opérateur lac réprime-t-il la transcription?
Il recouvre une partie du promoteur et empêche physiquement l’ARN pol d’interagir avec le promoteur
Décrire le répresseur lac
monomère? dimère? tétramère?
- tétramère
- 2 monomères vont se lier sur l’un des 2 autres opérateurs distants (400pb eb aval et 90pb en amont de l’opérateur lac primaire)
Décrire l’allostérie du répresseur lac
- le lactose se lie sur le récepteur lac = changement de sa conformation= il ne peut plus lier l’ADN
Qui suis-je: ensemble de gènes qui codent pour les enzymes impliquées dans le métabolisme du galactose
Gènes gal
Dans quelles conditions les gènes gal sont-ils exprimés?
Présence de galactose
Absence de glucose
Qui régule négativement les gènes gal
le répresseur galR
Qui régule positivement les gènes gal?
CAP
Qu’est-ce que le contrôle combinatoire?
C’est quand le même signal contrôle plusieurs gènes
Le signal est la plupart du temps communiqué par le même régulateur
À quoi servent les facteurs alternatifs?
Ce sont des facteurs sigma qui permettent à l’ARN pol des bactéries de reconnaitre différents promoteurs et de réguler l’expression des gènes
Vrai ou Faux: la majorité des promoteurs d’E.coli sont reconnus par sigma 70
Vrai
Qu’engendre un choc thermique chez E.coli?
augmentation du facteur sigma 32
sigma 32 remplace sigma 70 dans plusieurs ARN pol
Que fait sigma 32?
Dirige les ARN pol vers la transcription de gènes qui protègent la bactérie des effets du choc thermique
Quels sont les 2 mécanismes qui augmentent sigma 32?
- stimulation de la traduction
- stabilisation transitoire de la protéine
Le bactériophage SP01 est un exemple de facteurs alternatifs. Décrire
- virus de la bactérie E.coli
- infection se fait de manière séquentielle
1. sigma 70 reconnait les promoteurs précoses du phage nécessaires au début de l’infection
- gène sigma 28 remplce sigma 70
- sigma 28 dirige la transcription des promoteurs intermédiaires
- sigma 34 est un des gènes intermédiaires
- sigma 34 dirige l’expression des gènes tarifs
Qui suis-je: activateurs qui fonctionnent par allostérie plutôt que par recrutement pour activer la transcription chez la bactérie
NtRc
MeRr
Décrire NtRc
- activateur qui se lie à l’ADN si le niveau d’azote est faible (contrôle les gènes impliqués dans le métabolisme de l’azote dont le gène glnA)
Que se passe-t-il avec l’activateur NtRc lorsque le niveau d’azote diminue?
Phosphorylation de Ntrc par NtrB
= changement de conformation de NtrC qui vient démasquer son domaine de liaison à l’ADN
Vrai ou Faux: NtrC vient activer l’ARN pol
Vrai
baisse d’azote= NtrC phosphorylé/activé = liaison à l’ADN = donne de l’énergie à ARN pol pour la transcription
Décrire MerR
- activateur qui lie une séquence entre -10 et -35 du promoteur merT
Que se passe-t-il avec l’activateur MerR lors de présence de mercure dans l’environnement?
- MerR subit un changement de conformation = torsion de l’ADN au centre du promoteur= région -10 et -35 est renaturer= configuration optimale pour l’ARN pol = transcription
Vrai ou Faux: Sans mercure dans l’environnement, la liaison de l’ARN pol au promoteur se fait de manière optimale
Non, sans mercure, la configuration du promoteur n’est pas optimale. l’ARN pol sigma 70 peut s’y lier, mais il n’y aura pas de transcription
Qui suis-je: promoteur qui dirige l’expression des gènes pour le métabolisme de l’arabinose
araBAD
Quels sont les 2 signaux possibles pour la présence d’araBAD?
présence arabinose
absence de glucose
Quels sont les 2 activateurs d’araBAD?
CAP
araC
Qui suis-je: virus qui infecte E.coli?
Bactériophage lambda
Qu’est-ce que l’état/phase lytique?
- phase qui nécessite la réplication de l’ADN
- synthèse de nouvelles protéines d’enveloppe
Qu’est-ce que l’état lysogène?
- intégration de l’ADN du phage dans le chromosome de la bactérie
- le bactériophage est répliqué à chaque division cellulaire (prophage = stage dormant)
Qu’est-ce que l’induction lysogène ?
Passage de l’état lysogène à lytique
C’est lorsque la bactérie est exposée à des agents dommageants de l’ADN
Que contient le génome du bactériophage lambda?
- 2 gènes cl et cro
- 3 promoteurs : PR, PL et PRM
Décrire le promoteur PRM
- transcrit seulement le gène cl
- promoteur faible qui nécessite la liaison d’un activateur en amont
Décrire les promoteurs PR et PL
- transcrivent tous les autres gènes directement ou indirectement
- promoteurs forts (pas besoin d’activateurs)
Décrire le répresseur lambda
par quel gène est-il codé?
activateur? répresseur?
-protéine régulatrice
-codé par le gène cl
-peut être à la fois un répresseur (sa liaison au promoteur empêche l’Arn pol de s’y fixer) et un activateur (recrutement via sa région d’activation N-terminale)
Quels sont les 2 domaines de liaison du représseur lambda?
domaine de liaison à l’ADN en N-terminale
domaine de dimérisation en C-terminale
Décrire la protéine Cro
- protéine régulatrice
- répresseur à un seul domaine
- elle lie l’ADN sous forme de dimère (hélice-coude-hélice)= encombrement d’un site pour que l’ADN pol ne s’y lie pas)
Vrai ou Faux: le répresseur lambda et la protéine Cro contrôlent le stage lysogène et lytique
Vrai,
Pour le stade lysogène =
- répresseur lambda se lie sur OR1 et OR2 en empêchant la fixation de l’ARN pol sur PR
-répresseur lambda lié à OR2 active la transcription à partir du PRM
Pour le stage lytique =
- un dimère de Cro se lie à OR3 = recouvre PRM = encombrement
-ARN pol se lie à PR et PL et transcrit les gènes lytiques
Qu’est-ce qui engendre la réponse Sos chez E.coli?
Accumulation de dommages/ cassures monocaténaires
Que fait la réponse SOS?
elle va induire la production de protéines de réparation qui ne sont pas présentes normalement
Décrire le mécanisme général de la réponse SOS?
- lésions provoquent une destruction de LexA (répresseur de la transcription)
- LexA réprime les gènes impliqués dans la réponse SOS
- Disparition de LexA active la réponse SOS
- les dommages induits à l’ADN amènent l’activation de RecA
Pourquoi la qté du répresseur lambda doit-elle être régulée finement?
qté trop faible = induction spontanée sans réponse SOS
qté trop élevée = manque de RecA pour inactiver les répresseurs
Décrire l’activateur cll
activateur transcriptionnel
se lie sur un site en amont de PR
Quels sont les 2 promoteurs pouvant transcrire cll?
PRE et PRM
Qui suis-je: je favorise le développement lytique?
Cro
Se lie sur OR3 et bloque PRM
Qui suis-je: je favorise la croissance lysogène en activant la transcription de cl
cll
Quelle est la différence entre le stade lytique et lysogène?
nb de phages à chaque stade
Lytique = lorsqu’il y a 1 phage ou moins dans la bactérie
Lysogène = lorsqu’il y a 2 phages ou plus dans la bactérie
Qu’est-ce que l’épigénétique?
Étude des modifications chimiques qui régulent l’expression des gènes sans changer les séquences de l’ADN
