Régulation transcription procaryote Flashcards
Pourquoi la régulation génique?
Permet de répondre aux conditions changeantes de l’environnement
Taux de base de la transcription
+ proche du consensus = + facile à initier la transcription = + d’expression génique
Consensus: c’est la bonne séquence de gène pour initier à 100%
Les prot régulatrices modulent le taux
Comment le génome procaryotes est organisé?
EN opérons, qui sont des transcrits polycistroniques, donc qui codent pour plusieurs prot
Qu’est-ce qu’un opérateur?
Segment d’ADN sur lequel un signal (molécule ou protéine) ira
se lier. => répression de la transcription de tout l’opéron.
Que sont les mécanismes d’action standard?
C’est des prot régulatrices qui se lient à des sites spécifiques et peuvent être activateurs ou répresseurs:
- Activateurs: se lie à l’ADN et à l’ARN pol augmentant son affinité pour le promoteur = recrutement par liaison coopérative
- Répresseurs: se lie à l’ADN sur le site opérateur (à l’intérieur du promoteur) et empêche liaison de l’ARN pol.
*Fait de l’interférence avec l’ARN polymérase
Ok mais genre qu’est-ce qui fait que l’ARN pol peut vraiment commencer?
La transcription ne peut commencer que lorsque l’activateur se fixe et induit le changement de conformation de l’ARN polymérase pour ouvrir le complexe.
Bon les mécanismes indirects d’allostérie ils fonctionnent comment en?
Liaison d’un activateur actif permet le changement de conformation de l’ARN pol. Certains de ces activateurs fonctionnent par allostérie et réponds à contexte environnementaux bien précis
Prenons l’exemple de l’activateur NtrC et carence d’azote
- Glutamine synthase GlnA qui catalyse la dernière étape de fixation de l’ammonium.
Son promoteur est reconnu par ARN-pol-o54. C’est un complexe fermé stable.
-La régulation de la transcription de GlnA permet de produire glutamine synthase seulement quand on a le besoin => meilleure efficacité et utilisation d’ATP - Activité phosphatase ferme le complexe
- Activité kinase ouvre le complexe
Pour réguler: - Baisse de [N] ds le cytosol induit activité kinase de NtrB => phosphorylation de NtrC
- NtrC-P se lie à l’ADN en amont du promoteur du gène GlnA.
- Interagit directement avec ARN-pol-o54 => changement allostérique => ARN pol devient ouvert
Prenons l’exemple de l’activateur MerR et le mercure
Expression des gènes de l’opéron Mer permet résistance au Hg (toxique quand il est en forme d’ions) => on le transforme en gaz pour l’éliminer
Promoteur de l’opéron: type o70
Espace entre les boîtes -35 et -10 est plus grand que configuration optimale. Cet espace est lié par MerR inactive
Liaison du Hg à MerR => changement de conformation de MerR => provoque distorsion de la séquence d’ADN=> ramène boite -35 et -10 dans position favorable à la polymérisation
Sans MerR, ARN pol peut se lier au promoteur, mais pas d’initation de la transcription
Et les mécanismes à distance dans tout ça?
Il y a un besoin de rapprocher les prot. régulatrices de l’ARN pol.
- En repliant l’ADN par une prot. «architecte»
- En interagissant avec autres prot du complexe d’initiation de la transcription
P. ex. NtrC agit à distance: son site de liaison est a 150pb en amont du promoteur
Mécanisme de rétention de l’ARN pol? + appliqué à lopéron gal
en gros des répresseurs peuvent garder l’ARN pol au promoteur, l’empêchant de faire la transition vers complexe ouvert
Exemple de l’opéron gal qui encode prot nécessaire pour métaboliser galactose:
- Absence galactose; Le répresseur qui se lie à un site adjacent du promoteur. Quand ARN pol arrive, elle est retenue au promoteur par le répresseur.
- Présence de galactose: Répresseur se dissocient de l’ADN et ARN pol. Galactose est un inducteur
Qu’est-ce que le mécanisme d’antiactivation
C’est le changement de conformation de la prot régulatrice: activateur <=> répresseur
Ex: L’opéron arabinose
- 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.
Répresseur et activateur de l’opéron Lac
Répresseur lacl
Activateur CAP
Les différents gènes du métabolisme du lactose:
LacZ: Hydrolyse le lactose en glucose + galactose
• L’enzyme LacZ produira aussi l’allolactose par transgalactosylation. L’allolactose agira comme inducteur dans la régulation de la transcription de l’opéron.
LacY: transporteur de lactose et thiogalactosides(toxique). Sans le transporteur, entrée très lente de glucose
LacA: dégradation des thiogalactosides, analogues de lactose, mais non métabolisables par la cellule.
La régulation du métabolisme du lactose
- En fct de la conc. de glucose:
- Si conc de glucose limitée -> Adénylate cyclase est activé => hausse [AMPc]
- AMPc s’associe à CAP qui peut lier les sites de liaisons à l’ADN. CAP fait une courbure dans l’ADN et favorise transcription - En fct de la conc. de lactose
- Absence de lactose: expression du répresseur lacl est constitutive. Lacl se lie à l’opérateur => opéron pas exprimé
- Présence de lactose: Allolactose (inducteur) fixe Lacl => affinité de lacl pour opérateur baisse. => ARN pol peut se lier au promoteur=> opéron exprimé
Quand est-ce qu’on peut avoir l’activation maximale de la transcription de l’opéron Lac?
Bas glucose est haut lactose.
Jase moi plus de la structure du répresseur lacl
C’est un tétramère. Les opérateurs sont des répétitions inverses. Chaque site est associé à 2 sous-unité de lacl, donc 2 sous-unité par lacl.
- Région qui fait contact avec ADN: structure hélice-coude-hélice
> une hélice de reconnaissance qui s’adapte au sillon majeur
> une hélice d’accrochage sur la charpente de l’ADN
Ok pis comment CAP se lie à l’ADN
- Dépend de l’AMPc
- CAP-AMPc se lie au domaine C-terminal (CTD) de la sous-unité alpha de l’ARN pol => stabilise polymérase au promoteur
- Il ne s’agit pas du CTD de l’ARN pol eucaryote qui se fait phosphoryler (on est chez les bactérie live)
Le “CAP” site représente quelle
séquence du promoteur σ70?
Élément UP
Qu’est-ce que le contrôle combinatoire?
Plusieurs gènes sous le contrôle d’un même facteur
Quels opérons sont activés s’il y a pu de glucose?
Opérons lac et gal par CAP
Qu’est-ce que l’intégration du signal pour l’opéron lac?
C’est qu’il faut les 2 conditions pour obtenir la pleine expression:
- Présence lactose
- Absence glucose
SI juste un des deux, il y a moins de transcription
Comment Jacob et Monod ont pu déduire le fonctionnement de l’opéron lactose?
En étudiant une série de mutation affectant la synthèse de bêta-galactosidase et de lactose perméase.
Mutation introduites par le chromosome bactérien ou plasmide F’
une cellule avec un plasmide F a combien de copie de l’opéron lac?
2 copies
Quel mutation rend le répresseur inactif?
Mutation I-
Donc même s’il y a pas ou s’il y a du lactose, le gène est exprimé.
Quel mutation fait le site de l’opérateur est défectueux?
Mutation Oc
Répresseur ne peut pas se lier => expression du gène
Opérateur agit en cis ou trans?
En cis
Qu’est-ce que ça veut dire action en trans ou cis?
Trans: = une protéine peut agir sur un autre gène (à distance). Cis = l’élément (ADN) a de l’influence seulement sur les gènes voisins, → même morceau d’ADN.
Regarde cette image bein attentivement mon chum
T’as compris?
Compétition entre les sous unité σ??
Facteur σ chez procaryote reconnaît et lie les promoteurs
Différents facteur σ compétitionnent pour les ARN pol.
Leur producteur est soumise à la régulation de la T
C’est quoi la régulation par atténuation?
C’est une capacité durant la transcription d’Atténuer l’expression génique
Régulation par atténuation de l’opéron trp présence de tryptophane
S’il y a présence de tryptophane: Basically le ribosome va coder jusqu’au codon-stop après la région 1. ARN pol reprend son travail jusqu’à la région 3-4, où une tige/boucle est formée. Il va avoir une région 8 U qui va suivre => terminaison intrinsèque de la terminaison
L’opéron trp n’est pas produit en présence de tryptophane
L’atténuateur de l’opéron tryptophane
Au début de l’opéron se retrouve trpL, c’est un cade de lecture ouvert codant un peptide de 14 AA dont 2 tryptophane.
2 possibilités d’association vue les 4 régions de trpL:
- régions 1/2 et régions 3/4.
- régions 2/3 seulement. Les régions 1 et 4 restent libres.
Régulation de l’opéron trp quand il y a absence de tryptophane
Ribosome reste stuck aux 2 codons UGG de trpL.
Puisqu’il n’y pas plus de boucle entre région 3 et 4 l’ARN pol continue la transcription.
L’opéron est transcrit au complet
Que font les sARN?
Elles s’attachent avec des séquences complémentaires sur les ARN et fait:
- Entraîne la dégradation des ARNM (recrutent endo/exonucléase)
- Inhibent la traduction (en cachant le site RBS)
- Stimulent la traduction (en libérant le site RBS)
Que font les ribocommutateurs?
- Agit sur la structure secondaire dans la partie 5’ de l’ARN stabilisée par la liaison d’un métabolite ou autre molécule => c’est donc l’ARN lui même qui détecte présence ou absence d’une autre molécule
- Régulation positive ou négative
- Terminaison de la transcription: Liaison des 2 terminateurs forme une structure en tige-boucle qui fait décrocher ARN pol avant séquence codante
- Blocage de la traduction: Liaison de la séquence RBS à une séquence complémentaire => forme tige-boucle => empêche ribosome de s’attacher
