Régulation de la Transcription chez les Procaryotes Flashcards
L’expression des gènes chez les procaryotes est contrôlé par … ?
Des signaux extracellulaire : des molécules dans le milieu de culture.
Qu’est-ce qu’un régulateur ?
Protéine qui reconnait des sites situés près (ou dans) des gènes et s’y lient pour contrôler leur expression.
Pourquoi la régulation se passe principalement à l’initiation ?
- Le cout en énergie et en ressources : on veut seulement produire un ARNm si on en a vraiment de besoin.
- Plus facile au niveau de l’ADN : un seul promoteur sur une seule molécule d’ADN doit être régulé.
Pourquoi la régulation se passe pas seulement au niveau de l’initiation ?
- Permet une modulation plus fine et plus efficace de l’expression d’un gène.
- Réduit le temps de réponse de cette régulation.
Qu’est-ce que le niveau basal de transcription ?
Sans les protéines régulatrices, l’ARN Pol se lit aux promoteurs avec une faible affinité.
Qu’est ce qui amène la liaison de l’ARN Pol (étape limitante) au promoteur ?
La liaison amène la transition en complexe ouvert et l’initiation de la transcription.
Mécanisme de répression de la transcription - l’Encombrement ?
Un répresseur se lie sur une site recouvrant en partie le promoteur. Cela empêche l’ARN Pol de se lier.
La régulation négative peut se faire autrement, comment ?
L’inhibition de la formation du complexe ouvert ou l’échappement du promoteur.
Comment se nomme le site où se lie le répresseur sur l’ADN?
L’opérateur.
Mécanisme d’activation de la transcription - Recrutement ?
L’activateur aide l’ARN Pol à se fixer à son promoteur. Il se lie sur une site proche du promoteur. Rapproche l’ARN Pol de son promoteur.
Le recrutement est une exemple de liaison … ?
Coopérative
Mécanisme d’activation de la transcription -
Allostérie ?
Change la structure de la protéine après liaison d’un ligand sur un site régulateur. Agit sur l’ARN Pol ou l’ADN.
Comment l’allostérie peut réguler le régulateur ?
Induit 2 conformations du régulateur. Une liant l’ADN (actif) et une ne pouvant pas lier l’ADN (inactif).
Régulation à distance - mécanisme ?
Certains régulateurs ont leurs sites de liaison distants du promoteur. L’ADN forme ainsi une boucle pour rapprocher les deux sites de liaison.
*Des protéines peuvent se lier entre le régulateur et le promoteur pour aider à courber l’ADN.
Qu’est ce que la régulation coopérative ?
Des groupes de régulateurs peuvent se lier de façon coopérative. 2 ou + régulateurs agissent entre eux ou avec l’ADN.
Que représente la source primaire d’énergie (carbones), favorite, pour les procaryotes?
Le glucose.
Que se passe-t-il si l’environnement manque de glucose ?
La bactérie se trouve une autre source de carbones, exemple le lactose, qu’il convertit en glucose et galactose.
Que retrouve-t-on sur l’opéron lac?
3 gènes lac adjacents : lacZ, lacY et lacA
Le promoteur en 5’ de lacZ qui dirige la transcription des 3 gènes.
La transcription de lacZ, lacY et lacA donne?
Un seul ARNm qui contient les 3 gènes : Polycistronique. Qui lui sera traduit en 3 protéines.
(Polycistron : un seul promoteur transcrit les 3 gènes)
LacZ ?
Code pour la beta-galactosidase : enzyme qui coupe le lactose en galactose et lactose.
LacY ?
Code pour la lactose perméase : protéine transmembranaire qui importe le lactose dans la cellule.
Lac A ?
Code pour la thiogalactoside transacétylase : enzyme qui se débarrasse la cellule des thiogalactosides toxiques qui sont importés avec le lactose.
Dans quelles conditions la cellule a besoin de produire les gènes lac ?
- Lactose présent dans l’environnement
- Absence de glucose dans l’environnement - sinon elle utilise le glucose.
Activateur des gènes lac ?
CAP : se lit sur le site CAP et informe qu’il n’y a pas de glucose dans l’environnement.
Réprésseur lac ?
Code pour lacI, se lit sur l’opérateur et informe qu’il n’y a pas de lactose.
Signal environnemental : glucose + lactose est présent, régulateurs présents ?
Aucun, niveau basal.
Signal environnemental : glucose est présent mais lactose est absent, régulateurs présents ?
LacI
Signal environnemental : glucose est absent mais lactose est présent, régulateurs présents ?
CAP - condition gagnante
Dans le promoteur lac, qu’est-ce qui lie CAP sur le site CAP de l’ADN ?
La queue alpha-CTD
CAP induit quoi dans l’ADN ?
Une torsion de l’ADN qui s’enveloppe autours d’elle.
Quelle molécule induit l’effet allostérique de CAP ?
L’AMPc
Le glucose … la concentration d’AMPc cellulaire ?
Diminue
Une diminution de glucose entraine quoi pour CAP ?
^ d’AMPc qui lit CAP et incuit un changement de conformation, ce qui active les gènes lac.
Caractéristiques de l’opérateur lac ?
Site de liaison du répresseur lac, séquence de 21 pb, symétrique et reconnu par 2 sous-unités 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.
Quelle est la structure générale des régulateurs bactériens ?
- Se lit sous forme d’homodimères
- Chaque monomère se lie sur chaque demi-site
- La reconnaissance des séquences spécifiques d’ADN se fait par une structure secondaire : l’hélice-coude-hélice.
Rôle des 2 hélices des régulateurs bactériens ?
1 hélice de reconnaissance : s’insère dans le grand sillon
1 hélice qui se positionne en travers du grand sillon et interagit avec le squelette d’ADN : stabilise et positionne correctement l’hélice de reconnaissance.
Répresseur lac ?
Tétramère : chaque opérateur lac est en contact avec 2 sous-unités. Les 2 mono-mères restant vont se lier sur l’un des 2 autres opérateurs distants.
Allostérie du répresseur lac ?
Le lactose se lit sur le répresseur lac et induit un changement de sa conformation.
Lorsqu’il n’y a pas de glucose ni de lactose, quel autre sucre peut être utilisé ?
Galactose
Les gènes gal codent pour … ?
Les enzymes impliquées dans le métabolisme du galactose.
Quand les gènes gal sont exprimées ?
Lorsque le galactose est présent et que le glucose est absent.
Régulation négative des gènes gal par … ?
Le réprésseur galR : il retient l’ARN Pol en empêchant la transition de complexe fermé à ouvert.
Régulation positive des gènes gal par … ?
CAP
Contrôle combinatoire ?
Quand le même signal (absence de glucose) contrôle plusieurs gènes (lac et gal), il est normalement communiqué par le même régulateur (CAP).
Quel est le facteur sigma alternatif qui remplace sigma 70 lorsqu’il y a choc thermique chez E Coli ?
Sigma 32
Rôle de sigma 32 ?
Diriger les ARN Pol vers la transcription de gènes qui protègent la cellule des effets du choc thermique.
2 mécanismes qui augmentent sigma 32 ?
Stimulation de la traduction et stabilisation transitoire de la protéine.
Bactériophage SP01 ?
Virus qui infecte bactéries.
Quel est l’ordre d’expression des gènes du phage contrôlées par sigma 70 ? (croissance séquentielle)
Sigma 70 à 28 : transcrit promoteurs intermédiaires à 34 : transcrit gènes tardifs.
Allostérie provoquée par régulateurs - NtrC ?
Activé par la quantité d’azote extracellulaire.
Le gène glnA est transcrit par ?
L’ARN Pol sigma54
Une diminution d’azote provoque … ?
La phosphorylation de NtrC par NtrB ce qui induit un changemenent de conformation de NtrC qui démasque son domaine de liaison à l’ADN.
NtrC active … ?
L’ARN Pol par son activité ATPase qui fournit l’énergie nécessaire pour transition du complexe fermé à ouvert.
MerR est un activateur régulé par … ?
La quantité de mercure environnementale.
MerR lit ?
Une séquence entre -10 et -35 du promoteur merT. Distance entre passe de 15 pb à 19 pb, la liaison de Pol n’est pas optimale.
En présence de mercure, MerR … ?
Subit un changement de conformation : torsion de l’ADN au centre du promoteur ce qui restaure à 15 pb et permet la liaison de Pol sigma70.
Antiactivation : araBAD ?
Promoteur qui dirige l’expression des gènes pour le métabolisme de l’arabinose.
Activateurs de araBAD ?
CAP et AraC
Bactériophage lamda ?
Virus qui infecte E Coli.
Bactériophage lamda :
Lytique ?
Nécessite réplication de l’ADN
Synthèse de nouvelles protéines d’enveloppe
Bactériophage lamda :
Lysogène ?
Intégration de l’ADN du phage dans le chromosome bactérien, répliqué à chaque division cellulaire.
Prophage ?
Stage dormant du bactériophage lamda, durée indéfini.
Bactériophage lamda :
Induction lysogène ?
Passage de l’état lysogène à l’état lytique, quand le cellule est exposée à des agents endommageant l’ADN.
Quels sont les régulateurs et régions de contrôle retrouvé dans le génome du Bactériophage lamda ?
Gènes : cI, cll et cro
Promoteurs : PR, PL et PRM
Promoteur PRM ?
Transcrit le gène cI
Promoteur faible, nécessite la liaison d’un activateur en amont (niveau basal faible).
Promoteurs PR et PL ?
Transcrit tous les autres gènes.
Promoteurs forts, pas besoin d’activateurs.
Promoteurs qui transcrivent en lytique ?
PR et PL
Promoteur qui transcrit en lysogène ?
PRM
Répresseur lamda codé par ?
Codé par le gène cI
Quelles sont les 2 régions du Répresseur lamda ?
Domaine de liaison à l’ADN en N-terminal (H-C-H).
Domaine de dimérisation en C-terminal.
Quelles sont les 2 fonctions du Répresseur lamda ?
Répresseur : sa liaison sur un promoteur empêche l’ARN Pol de s’y fixer.
Activateur : Par recrutement via sa région d’activation N-terminal.
Protéine Cro ?
Répresseur
1 domaine
Lie ADN sous forme de dimère hélice-coude-hélice.
R lamda et Cro peuvent se lier à 6 opérateurs ( 3 à gauche, 3 à droite), quels sont ceux à droite ?
Or1 Or2 et Or3
Or3 affinité pour ?
Cro (10X + que lamda)
Or2 affinité pour ?
Cro et lamda =
Or1 affinité pour ?
Lamda (10X + que Cro)
2 dimères de lamda se lie de façon … sur des sites adjacents d’ADN ?
Coopérative : sa liaison à Or1 favorise liaison à Or2
(Or3 reste libre)
Rôle de Cro et lamda dans lysogène ?
lamda se lit sur Or1 et 2 ce qui empêche la fixation de l’ARN Pol sur PR. Cela active la transcription à partir de PRM.
Induction lysogène lorsque ?
Les répresseurs lamda sont dégradés.
L’accumulation de dommages/cassures induit une réponse chez E Coli, laquelle ?
SOS : induit la production de protéines de réparation pas présentes normalement.
Qu’est-ce qui active la réponse SOS ?
La disparition de LexA qui réprime les gènes impliqués dans la réponse SOS.
L’accumulation de dommages/cassures induit une activation de ?
RecA
RecA dégrade également le répresseur lamda lors de la réponse SOS, pourquoi ?
Lamda ressemble beaucoup à LexA.
Qu’arrive-t-il lorsque lamda est clivé ?
Ne peut lier Or1 et 2 = induction de la transcription pas PL et PR - croissance lytique = production de Cro qui lie Or3 = empêche liaison lamda = induction impossible.
Quantité trop forte de lamda ?
Manque de RecA pour inactiver tous les répresseurs lamda.
Quantité trop faible de lamda ?
Induction spontanée sans réponse SOS
Autorégulation négative de lamda ?
Réprésseur lamda fixe alors Or3 et réprime PRM.
Le choix entre la lytique et la lysogène dépend de ?
2 protéines : cII (transcrit par PR) et cIII (transcrit par PL)
cII ?
Activateur transcriptionnel
Lie un site en amont du promoteur PRE et stimule la transcription de cI.
Lamda peut s’autoréguler positivement via ?
Or1 et Or2, mais il faut un niveau basal.
Qu’arrive-t-il à l’infection du bacteriophage lamda ?
Transcription initiée à partir de PR et PL.
PR dirige ?
La synthèse de Cro et de cII.
Comment Cro favorise le développement lytique ?
En se liant sur Or3 et bloquant PRM.
cII favorise la lysogène en … ?
Activant la transcription de cI (représsuer lamda) qui se lie à Or1 et Or2 pour bloquer PR et activer PRM.
Qu’est-ce qui détermine le choix de développer en lysogénie ?
L’efficacité de cII pour activer la transcription de cI.
Qu’est-ce qui détermine l’efficacité de cII ?
La quantité de phage qui entre dans la cellule en même temps, c’est une question de probabilité.
S’il y a 1 phage ou moins / bactérie ?
Lytique (Pas de crainte pour la lysogène)
Il y a beaucoup de cellules hôtes prête à recevoir le virus si elle explose.
S’il y a 2 phage ou plus / bactérie ?
Lysogénie (Plusieurs génome de phage)
Une augmentation de phage entrant dans la cellule entraine … ?
^ du transcrit de PR = ^ cII
Augmente les chances qu’au moins 1 génome du phase dirige la synthèse du répresseur lamda et s’intègre dans le chromosome bactérien.
Lorsqu’il y a peu de bactérie, la cellule entre en stade dormant, pourquoi ?
Peu de cellules hôtes disponibles pour le cycle d’infection suivant. Préfère dormant que de risquer de ne pas trouver de cellules à infecter.
Définition épigénétique ?
Hérédité des profils d’expression génique en absence de mutation et de signal extracellulaire.
