Régulation de la transcription chez les eucaryotes Flashcards
Par quels signaux est contrôlée l’expression des gènes chez les procaryotes?
Par des molécules dans le milieu de culture.
Qu’est-ce qu’un régulateur?
Protéine qui reconnait des sites situés près des gènes et s’y lie pour contrôler leur expression
Pourquoi la régulation de la trancription se fait principalement à l’initiation?
- Pour diminuer le coût d’énergie et de ressource en ne codant pas pour des gènes qui ne serviront pas
- C’est plus facile au niveau de l’ADN puisqu’un seul promoteur sur une seule molécule d’ADN doit être régulé et la traduction implique de nombreuses molécules d’ARNm codant pour le gène à réguler.
Pourquoi la régulation de la transcription ne se fait pas uniquement au niveau de l’initiation?
Pour que la modulation de l’expression d’un gène soit plus fine et efficace et pour réduire le temps de réponse de cette régulation
Quelle est l’étape limitante de la transcription?
La liaison de l’ARN pol
Vrai ou faux. Sans les protéines régulatrices, ARN pol se lie sur les promoteurs avec une faible affinité.
Vrai
Que provoque la liaison de l’ARN pol au promoteur?
La tranisition en complexe ouvert et l’initiation de la transcription
À quel endroit un répresseur doit se lier pour réprimer la transcription?
L’opérateur, un site recouvrant en partie le promoteur, empêchant l’ARN pol de se lier.
Que fait l’activateur pour activer la transcription?
Il se lie sur un site proche du promoteur et rapproche l’ARN pol du promoteur (mécanisme de recrutement)
Qu’est-ce que l’allostérie?
Change la structure de la protéine après la liaison d’un ligand sur un site régulateur
Donnez un exemple d’allostérie dans la transcription
La transition du complexe fermé vers ouvert (étape limitante)
vrai ou faux. L’allostérie peut se faire sur le régulateur.
Vrai
Quelles sont les 2 conformations du régulateur?
- Actif (pouvant lier l’ADN)
- Inactif (Ne pouvant pas lier l’ADN)
Donnez un exemple de régulation positive qui n’est pas de l’allostérie.
Activation qui êrmet l’échappement efficace vers l’étape d’élongation
Quelles sont les 2 façons dont la régulation négative peut se faire?
Via l’inhibition de la formation du complexe ouvert ou l’échappement du promoteur
Que se passe-t-il lorsque les régulateirs ont des sites de liaisons distants du promoteur?
L’ADN forme une boucle pour rapprocher les 2 sites de liaison
Vrai ou faux. Des protéines peuvent se lier entre le régulateur et le promoteur pour aider à couber l’ADN.
Vrai
Quelles sont les 2 façons dont les régulateurs peuvent intéragire de façon coopérative?
Entre eux (protéine-protéine) ou avec l’ADN (liaison ADN/protéine)
Vrai ou faux. La présence de plusieurs régulateur a toujours un effet inactivateur de gènes.
Faux. Certaines sont actif lorsque plusieurs régulateurs sont présents ensemble.
Quelle est la source primaire d’énergie pour les procaryotes?
Le gucose
Que fait la bactérie si son environnement manque de glucose?
Elle trouve une autre source de carbone, comme le lactose.
Quels sont les 3 gènes adjacents sur le génome d’E coli (opéron lac)?
LacZ, lacY et lacA
Vrai ou faux. L’opéron lac est transcrit sous forme d’un seul ARN messager (ARNm) contenant les trois gènes.
Vrai
Que veut-on dire par polycistronique et donnez un exemple.
Qu’il code pour plusieurs protéines et un exemple est l’ARNm de l’opéron lac qui code pour 3 protéines.
Où se situe le promoteur sur l’opéron lac?
En 5’ de lacZ et il dirige la transcription des 3 gènes.
LacZ code pour quoi?
Code pour la βgalactosidase, une enzyme qui coupe le lactose en galactose et glucose.
LacY code pour quoi?
Code pour la lactose perméase qui est une protéine transmembranaire qui importe le lactose dans la cellule
LacA code pour quoi?
Pour la thiogalactoside transacétylase qui débarasse la cellules de thiogalactosides toxiques qui sont importés avec le lactose par la lactose perméase.
Dans quelles conditions les protéines lac sont produites?
En carence en glucose et en présence de lactose
Quelles sont les 2 protéines régulatrices impliquées pour produite les protéines lac?
CAP-activateur et Répresseur lac
Quel est le rôle de CAP?
Se lie sur le site CAP et transmet le signal au glucose
Quel est le rôle du répresseur lac?
Il se lie sur l’opérateur et transmet le signal du lactose
Par qui est codé le répresseur lac?
Par lacl
Que se passe-t-il si uniquement du glucose est présent chez E.coli?
Il n’y a pas de transcription (répression)
Que se passe-t-il si CAP est absent?
L’ARN pol se lie faiblement sur le promoteur de lac et la région -35 du promoteur est non optimale.
Vrai ou faux. UP est absent dans le promoteur lac.
Vrai
À quel endroit se lie CAP et que fait-il?
Se lie à 60pb en amont du site d’initiation et il recrute l’ARN pol sur le promoteur et la liaison est coopérative
Que fait le domaine CTD de la sous-unité alpha de l’ARN pol?
Lie l’élément UP du promoteur
Que fait le domaine CTD dans le promoteur lac?
Lie CAP et le site d’ADN adjacent
Vrai ou faux. CAP induit une torsion de l’ARN polymérase qui s’enveloppe autour d’elle.
Faux. Il induit une torsion de l’ADN.
Vrai ou faux. Le glucose diminue la concentration cellulaire d’AMPc.
Vrai
Quel est le rôle de l’AMPc?
Il a un effet allostérique sur CAP, lui donnant une conformation adéquate pour activer les gènes lac.
Qu’est-ce que l’opéron lac?
Site de liaison du répresseur lac, séquence de 21 pb, symétrique et reconnu par 2 sous-unités du répresseur lac.
Comment le répresseur lac réprime-t-il la transcription?
Il recouvre une partie du promoteur et empêche physiquement l’ARN pol d’intéragir avec le promoteur
Comment se lie le régulateur bactérien sur l’ADN?
Se lie sous forme d’homodimère où chaque monomère se lie sur chaque demi-site. La reconnaissance des séquences spécifiques d’ADN se fait par la structure secondaire hélice-coude-hélice.
De quoi est composée la structure hélice-coude-hélice du régulateur bactérien et comment fonctionne-t-elle?
Il y a 2 hélices alpha : 1 de reconnaissance qui s’insère dans le grand sillon et 1 qui se positionne en travers du grand sillon et intéragit avec le squelette d’ADN pour stabiliser et positionner correctement l’hélice de reconnaissance.
Qu’est-ce que le répresseur lac et comment se lie-t-il à l’ADN?
C’est un tétramère et non dimère dont chaque opérateur lac est en contact avec 2 sous-unité et les 2 monomères restants vont se lier sur l’un des 2 opérateurs restant (400pb en aval et 90 pb en amont de l’opérateur primaire.)
Que se passe-t-il lorsque le lactose se lie sur le répresseur lac?
Induit un changement de conformation et ne peut plus lier l’ADN puisqu’il ne se lie plus à l’opérateur.
Quels sont les 4 rôles de l’opéron gal?
- Codent pour les enzymes impliquées dans le métabolisme du galactose.
- Exprimés lorsque le galactose est présent et que le glucose est absent
- Régulation négative par le répresseur galR
- Régulation positive par CAP
Comment fonctionne le répresseur galR?
Agit différemment du répresseur lac qui encombre le site de liaison de l’ARN pol, donc il retient l’ARN pol en empêchant la transition de complexe fermé à ouvert.
Vrai ou faux. CAP a un contrôle combinatoire et est un activateur pour plus de 100 gènes chez E.coli
Vrai
Qu’est-ce que le contrôle combinatoire?
Quand le même signal contrôle plusieurs gènes, il est normalement communiqué par le même régulateur. Aussi utilisé par les eucaryotes.
Par quel facteur sigma la plupart des promoteurs d’E.coli sont reconnus?
Par sigma70
Vrai ou faux. Sigma70 ne peut pas être remplacée pour diriger l’ARN pol vers d’autres promoteurs.
Faux. Il peut être remplacé par plusieurs autres sigma
Que se passe-t-il si E.coli subit un choc thermique?
Augmentation de sigma32
Que se passe-t-il lorsqu’il y a une augmentation de sigma32 chez E.coli?
Sigma32 remplace sigma70 dans plusieurs ARNpol et le dirige vers la transcription de gènes qui protègent la cellule des effets du choc thermique
Quels sont les 2 mécanismes qui augmentent sigma32?
La stimulation de la traduction et la stabilisation transitoire de la protéine
que fait le bactériophage SP01?
Infecte Bacillus subtilis, faisant une croissance lytique
Quel est l’ordre d’expression des gènes du phage contrôlé par sigma?
- L’ARN pol bactérienne (sigma70) reconnaît les promoteurs précoces du phage nécessaire au début de l’infection
- Un des gènes code pour le facteur sigma34
- L’ARN pol dirigée par le facteur sigma34 dirige la transcription des promoteurs intermédiaires
- L’un des gènes intermédiaires code pour le facteur sigma34
- L’ARN pol lié à sigma34 dirige l’expression des gènes tardifs.
Par qui est transcrit le gène glnA?
Par l’ARN pol sigma54
Que fait l’ARNpol sigma54 avec le promoteur de glnA?
Il lie le promoteur de glnA sous forme de complexe fermé stable
Que fait l’activateur NtrC?
Il lie l’ADN si le niveau d’azote est faible et contrôle les gènes impliqués dans le métabolisme de l’azote
Que se passe-t-il si la concentration d’azote diminue?
NtrC est phosphorylée par NtrB, ce qui change la conformation de NtrC qui démasque son domaine de liaison à l’ADN
À quel endroit se lie NtrC phosphorylé?
Se lie à 4 sites à 150pb du promoteur et active l’ARN pol.
Comment se produit l’activation de l’ARNpol sigma54 avec NtrC?
ARNpol sigma 54 lie le promoteur de glnA sous forme de complexe fermé stable. NtrC phosphorylé lie le site de liaison de l’activateur de glnA et intéragit avec l’ARN pol sigma54, changeant la conformation vers le complexe ouvert.
À quel endroit se lie MerR?
Lie une séquence entre -10 et -35 du promoteur de merT à une distance de 19pb (au lieu de 15-17pb classique) et l’ARN pol sigma70 se lie, mais non optimal donc pas de transcription.
Que se passe-t-il avec MerR en présence de mercure?
MerR subit un changement conformationnel, créant une torsion de l’ADN au centre du promteur, mettant la région -10 et -35 dans une configuration optimale pour l’ARN pol sigma70.
Qu’est-ce que araBAD?
C’est un promoteur qui dirige l’expression des gènes pour le métabolisme de l’arabinose (en l’absence de glucose)
Quels sont les 2 activateurs de araBAD?
CAP et AraC
Qu’est-ce que Bactériophage λ?
Virus qui infecte E coli
Qu’est-ce que le cycle lytique du Bactériophage λ?
Nécessite la réplication de l’ADN et synthèse de nouvelles protéines d’enveloppe.
Qu’est-ce que le cycle lysogène de Bactériophage λ
?
Intégration de l’ADN du phage dans le chromosome bactérien, qui est répliqué à chaque division cellulaire
Qu’est-ce que le prophage lors du cycle lysogène?
Stade dormant
Qu’est-ce que l’induction lysogène?
Passage de l’état lysogène à lytique quand la cellule est exposée à des agents endommageant l’ADN.
Quels sont les 2 gènes régulateurs du Bactériophage λ
?
cl et cro
Quels sont les 3 promoteurs régulateurs de Bactériophage λ
?
Pr, Pl et Prm
Que fait le promoteur Prm?
Transcrit seulement le gène cl et c’est un promoteur faible, donc nécessite la liaison d’un activateur en amont.
Que font les promoteur Pr et Pl?
Transcrivent directement ou non tous les autres gènes, ce sont des promoteurs forts qui n’ont pas besoin d’activateurs.
Qu’est-ce que le répresseur λ?
codé par le gène cl, possède 2 domaines reliés par une région flexible (1 en N-term et l’autre en C-term)
Quel est le rôle activateur et répresseur du répresseur λ?
activateur : Sa liaison sur un promoteur empêche l’ARN pol de s’y fixer
Répresseur : Par recrutement via sa réfion d’activateur en N-term.
Qu’est-ce que la protéine Cro?
C’est un répresseur ayant 1 domaine qui lie l’ADN sous forme de dimère (hélice-coude-hélice)
Vrai ou faux. Les répresseur λ et Cro peuvent lier 6 opérateurs avec des affinités différentes.
Vrai
Où sont situés les 6 opérateurs ?
3 sont dans la région contrôle de gauche et 3 sont à droites (Or1, Or2, Or3)
Quel est le rôle principal du répresseur λ?
Empêcher l’expression des gènes du cycle lytique, favorisant le cycle lysogène.
Que permet le C-term du répresseur λ?
La formation de dimères ou de tétramères.
À quel opérateur le répresseur λ se lie en premier?
OR1 car il a une forte affinité pour le répresseur.
Que favorise la liaison de OR1?
La liaison de OR2
Pourquoi OR3 n’est pas fixé?
Par la liaison coopérative de OR1 et OR2 ne favorise par la fixation d’un 3eme dimère sur OR3, donc en étant libre, il peut réguler l’expression du répresseur λ lui-même.
Que se passe-t-il dans le cycle lysogène quand le répresseur λ se lie sur OR1 et OR2?
Cela empêche la fixation de l’ARN pol sur Pr
Qu’arrive-t-il dans le cycle lysogène lorsque le répresseur λ est lié à OR2?
Cela active la transcription à partir de Prm.
Que se passe-t-il dans le cycle lytique quand 1 dimère de Cro se lie à OR3?
Cela recouvre Prm et réprimer ce promoteur par encombrement.
Qu’est ce qui permet la transcription des gènes lytiques?
La liaison de l’ARN pol à Pr et Pl.
Quelle réponse es induite chez E.coli s’il y a une accumulation de dommages ou de cassures monocaténaires?
Induit une réponse SOS qui va induire la production de protéines de réparation qui ne sont pas présentes normalement.
Qu’est-ce qui active la réponse SOS?
La disparition de LexA (quand les lésions provoquent sa destruction)
Qu’est-ce qui est activé lorsque l’ADN subit des dommages?
RecA
Quelle est la conséquence de la ressemblance entre le répresseur λ et LexA?
RecA dégrade les 2 en réponse à SOS
Que se passe-t-il lorsque le répresseur λ est clivé?
Il ne peut plus lier OR1 et OR2. La transcription de Pr et Pl est induite (croissance lytique) et Cro est produit, ce qui lie OR3, empêchant la liaison du répresseur λ et rend l’induction irréversible.
Vrai ou faux. La quantité de répresseur λ doit être régulée finement.
Vrai
Que se passe-t-il si la quantité de répresseur λ est trop faible?
Induction spontannée sans réponse SOS
Que se passe-t-il si la quantité de répresseur λ est trop forte?
manque de RecA pour inactiver tous les répresseurs λ
Par quoi est régulée la quantité de répresseur λ?
Par des mécanimses d’autorégulation positive et négative.
Décrivez l’autorégulation négative du répresseur λ.
Prm est activé par les répresseurs λ sur OR2 pour produire du répresseur λ via cl. Si la concentration de répresseur λ devient trop forte, il fixe aussi OR3 et réprime Prm.
Le choix entre lytique et lysogène dépend de quelles protéines?
cll (transcrit à partir de Pr) et clll (transcrit à partir de Pl)
Qu’est-ce que cll?
C’est un activateur transcriptionnel qui lie un site en aont du promoteur Pre (faible), stimulant la transcription de cl (répresseurλ)
cl peut être transcrit à partir de Pre et Prm.
Décrivez l’autorégulation positive du répresseur λ
Via OR1 et OR2 sur le promoteur Prm, dont la quantité initiale est obtenue par le promoteur Pre activé par cll.
Par qui la transcription est initiée à l’infection?
Par Pr et Pl
Pr dirige la synthèse de quoi?
Cro et cll
Cro favorise quoi?
Le développement lytique en se liant sur OR3 et bloque Prm.
Cll favorise quoi?
La croissance lysogène en activant la transcription de cl (répresseur λ qui se lie sur OR1 et OR2 pour bloquer Pr et activer Prm)
Quel cycle est activé s’il y a moins d’un phage par bactérie?
Lytique
Quel cycle est activé s’il y a 2 phages ou plus par bactéries?
Lysogénique
Que se passe-t-il si le nombre de phages entrant augmente?
Cela augmente le transcrit à partir de Pr, ce qui augmente la cll. Cela augmente les chances qu’au moins 1 génome de phage dirige la synthèse du répresseur et s’intègre dans le chromosome bactérien, bloquant le développemen lytique des autres phages.
Que se passe-t-il s’il y a peu de bactéries?
Il y aura peu de cellules hôtes disponibles pour le cycle d’infection suivant. Préfère ainsi aller en stade dormant
Qu’est-ce que l’épigénétique?
Hérédité des profils d’expression génétique en absence de mutation et de signal initiateur.
Par quoi est assuré le maintient du statut lysogène du phage λ?
Par le répresseur λ
Vrai ou faux. À l’infection, le signal d’expression des gènes lysogènes est
établi en réponse à un ratio phage/bactérie élevé.
vrai
Pourquoi l’amélioration des conditions de croissances des bactéries ne changent pas le statut lysogène?
À cause de l’épigénétique.
