Semaine 5: Régulation de la Transcription Procaryote Flashcards
Quelle étape de la transcription est la plus couramment régulée?
L’initiation
Quels types de protéines agissent comme régulateurs?
Activateurs et répresseurs
Pourquoi régulation se fait principalement au niveau de l’initiation?
- Moins coûteux en énergie
- Plus facile de jouer sur 1 brin d’ADN que sur plusieurs ARNm
Pourquoi la régulation ne se fait-elle pas seulement au niveau de l’initiation?
- Régules les étapes en aval est plus précis
- Temps de réponse plus rapide
Sans protéine régulatrice, quel est l’étape limitante de la transcription? De quel niveau de transcription est-il question?
- Étape limitante = liaison de ARN pol
- Niveau basal de transcription
Comment un répresseur agit-il sur la liaison de l’ARN pol au promoteur par encombrement?
- Répresseur se lie à opérateur qui recouvre en partie le promoteur
- Empêche physiquement pol de se lier au promoteur
- Inhibe transcription
Comment un activateur agit-il sur la liaison de ARNpol au promoteur par recrutement?
- Activateur se lie à un site près du promoteur
- Rapproche pol du promoteur
- Agit comme adhésif entre pol et ADN (liaison coopérative)
- Processus appelé recrutement
Un effecteur allostérique peut agir sur…
- ADN
- ARNpol
- Régulateur
Étape limitante d’un effecteur allostérique qui agit sur ADN ou ARNpol
Transition fermé -> ouvert
Après liaison d’un effecteur allostérique, un régulateur peut être…
- Capable de lier l’ADN
- Incapable de lier l’ADN
2 exemples de régulation positive autres que par recrutement et par allostérie
1- À distance
2- Régulation coopérative
2 exemples de mécanisme d’action d’un répresseur autres que par encombrement
1- Inhibition de formation du complexe ouvert
2- Inhibition de l’échappement du promoteur (élongation)
Comment l’action à distance fonctionne-t-elle?
- Régulateur se lie loin du promoteur
- ADN se courbe avec ou sans l’aide d’une protéine pour rapprocher les 2 sites de liaison
Comment la régulation coopérative fonctionne-t-elle?
- Groupes de régulateurs se lient entre eux
- Groupes de régulateurs agissent sur ADN ou entre eux
- Certains gènes sont actifs lorsque plusieurs régulateurs sont présents
Quelle est la source d’énergie primaire des bactéries?
Glucose
De quoi est composé l’opéron Lac?
3 gènes adjacents (lacZ, lacY, lacA)
L’ARNm résultant de la transcription de l’opéron Lac contient les 3 gènes. C’est donc un ARNm…
Polycistronique
Où est situé le promoteur de l’opéron Lac par rapport à ce dernier?
En 5’ de Lac
LacZ
Code pour B-galactosidase qui coupe le lactose en glucose + galactose
LacY
Code pour lactose perméase qui rend la cellule perméable au lactose et aux thiogalactosides toxiques
LacA
Code pour thiogalactoside transacétylase qui débarrasse la cellule des thiogalactosides toxiques entrées par lactose perméase
Dans quelles conditions la cellule transcrit-elle l’opéron Lac?
- Manque en glucose
- Présence de lactose
Quelles sont les 2 protéines régulatrices impliquées dans la transcription de l’opéron Lac?
- CAP
- Répresseur Lac
CAP…
- Se lie sur site CAP
- Transmet le signal de l’absence de glucose
Répresseur Lac…
- Codé par LacI
- Se lie à l’opérateur
- Transmet le signal de présence de lactose
Sous quelles conditions le niveau basal de transcription de l’opéron Lac aura-t-il lieu?
Présence de lactose et de glucose
Sous quelles conditions la transcription de l’opéron Lac sera-t-elle réprimée complètement?
Présence de glucose et absence de lactose
S’il n’y a pas de glucose ni de lactose dans la cellule,…
- Répresseur Lac et CAP sont liés à leur site respectif
- Encombrement = pas de liaison de pol = pas de transcription
Pourquoi, en absence de CAP, la polymérase se lie-t-elle faiblement au promoteur?
- Région -35 du promoteur pas optimale
- Élément UP absent
Dans le promoteur Lac, quelle unité de pol se lie à CAP?
C’est CTD de la sous-unité alpha (alphaCTD) qui lie CAP et l’ADN adjacent
Quel effet particulier CAP a-t-il sur la structure de l’ADN?
Il induit une torsion de l’ADN qui s’enveloppe autour de CAP
Quel coenzyme a un effet allostérique sur CAP?
En absence de glucose, AMPc est abondant et se lie sur CAP et lui donne la conformation nécessaire pour lier l’ADN et activer la transcription
Comment l’opérateur Lac réprime-t-il la transcription?
- Recouvre une partie du promoteur
- Empêche physiquement l’ARN pol de se lier
Normalement, comment fonctionne un régulateur bactérien?
- Homodimère
- Reconnaissance des séquences d’ADN se fait par motif hélice-coude-hélice
- 1 des hélices : reconnaissance = s’insère dans le grand sillon
- Autre hélice = en travers du grand sillon et stabilise l’hélice de reconnaissance
Comment fonctionne le répresseur Lac?
- Tétramère
- Opérateur Lac primaire est en contact avec un dimère
- Autre opérateur lac (400 pb en aval et 90 en amont) se lie à l’autre dimère
- Formation d’une boucle qui bloque la fixation de pol
Allostérie du répresseur Lac:
- Lactose se lie au répresseur Lac
- Changement de conformation du répresseur
- Ne peut plus inhiber la transcription de l’opéron
Quel régulateur inhibe la transcription des gènes gal?
Répresseur galR
Comment agit galR?
Il retient ARN pol en empêchant la transition de complexe fermé à ouvert
CAP est un activateur de plus de 100 gènes, ce qui en fait un exemple de quel type de contrôle?
Contrôle combinatoire
Qu’est-ce que le contrôle combinatoire (ex: CAP)?
Quand un même régulateur communique un signal commun pour plusieurs gènes ou groupes de gènes différents.
Quelles sont les conséquences d’un choc thermique chez E.Coli?
- [sigma32] augmente
- Remplace sigma70
- Transcription de gènes dont les produits protègent la bactérie contre les effets du choc thermique
2 mécanismes qui stimulent augmentation de [sigma32] post choc thermique
- Stimulation de la traduction de sigma32
- Stabilisation transitoire de sigma32
Bactériophage SP01
- Infecte Bacillus subtilis par croissance lytique
- Ordre d’expression des gènes du phage contrôlé par sigma
1- Sigma70 reconnaît promoteurs pour transcrire sigma28 (dirige gènes intermédiaires)
2- Sigma28 reconnaît promoteurs pour transcrire sigma34
(dirige gènes tardifs)
Quel est le rôle de NtrC?
C’est un activateur allostérique qui contrôle l’expression des gènes reliés au métabolisme de l’azote, comme glnA via sigma54.
Comment NtrC fonctionne-t-il?
- Lie l’ADN si [azote] faible
- Phosphorylation de NtrC par NtrB
- Changement de conformation de NtrC qui démasque son domaine de liaison à l’ADN
- NtrC lie en dimère 4 sites à 150pb en amont du promoteur
- Active ARNpol sigma54 qui transcrit pour glnA
- NtrC a une fonction ATPase qui fournit l’énergie nécessaire au changement de conformation de pol
- Passage complexe fermé à ouvert
Fonctionnement de MerR
- Lie séquence entre -10 et -35 du promoteur de merT
- Distance de 19pb au lieu de 15-17 (grand-écart)
- En présence de mercure, changement conformation de MerR qui tord ADN entre -35 et -10 pour revenir à la distance normale
- Configuration optimale pour ARNpol sigma70 qui transcrit alors merT en présence de mercure!
Fonctionnement d’araBAD
- Promoteur qui dirige l’expression des gènes ud métabolisme de l’arabinose
- 2 activateurs: CAP et AraC
- AraC est activateur en présence d’arabinose et répresseur en absence d’arabinose
Qu’est-ce que le bactériophage lambda?
Virus qui infecte E. coli
Le bactériophage lambda, après être entré dans la cellule, a deux choix de croissance. Lesquels?
- Lytique
- Lysogène
Croissance lytique
- Implique la réplication de l’ADN du phage
- Synthèse de nouvelles protéines d’enveloppe
Croissance lysogène
- Intégration de ADN du phage dans génome bactérien
- Répliqué avec le génome
- Prophage = phage dormant
Passage de croissance lysogène à lytique
Induction lysogène
Induction lysogène
- Passage lysogène à lytique
- Quand la cellule est exposée à des agents menaçants pour la cellule hôte
2 gènes régulateurs de bactériophage lambda
cI et cro
3 promoteurs régulateurs de lambda
pR, pL, pRM
Promoteur pRM
- “Repression maintenance”
- Transcrit seulement cI
- Promoteur faible qui nécessite un activateur en amont
- Dirige la lysogénie
Promoteurs pR et pL
- Droite et gauche
- Transcrivent tous les gènes sauf cI
- Promoteurs forts, constitutifs
- Pas besoin d’activateurs
- Dirigent la lyse
Protéines régulatrices de lambda
1- Répresseur lambda
2- Protéine cro
Répresseur lambda
- Codé par cI
- 2 domaines liés par région flexible (hélice-coude-hélice en NTD et domaine de dimérisation en CTD)
- Répresseur car sa liaison sur un promoteur empêche liaison de pol
- Activateur par recrutement comme CAP via région d’activation en NTD
Protéine cro
- Répresseur
- 1 domaine
- Lie ADN sous forme de dimère (hélice-coude-hélice)
Combien d’opérateurs sont sur le bactériophage lambda?
6, 3 à droite et 3 à gauche
Quels sont les opérateurs droits de lambda?
OR1, OR2, OR3
Cro se lie à quel opérateur?
OR3 ou OR1/2 si concentration est 10x plus élevée
Répresseur lambda se lie à quel opérateur?
OR1 puis OR2, OR3 si concentration est 10x plus élevée.
Quel est le rôle de l’extrémité CTD du répresseur lambda?
- Formation du dimère
- Formation du tétramère
Comment le répresseur lambda se lie-t-il à ses opérateurs?
- Via NTD
- Se lie sur OR1 en premier
- Liaison sur OR1 favorise la liaison sur OR2
- Liaison coopérative
- Ne lie pas OR3 à moins que sa concentration soit augmentée 10x
En phase lysogène, quelle protéine interagit avec quel opérateur?
Lambda se lie à OR1 et OR2
- Empêche liaison de pol sur promoteur PR
- Lié à OR2 = active transcription de PRM
En phase lytique, quelle protéine interagit avec quel opérateur?
Cro se lie à OR3
- Recouvre PRM (réprime par encombrement)
ARNpol se lie à PR et PL
- Promoteurs forts, pas besoin d’activateurs
- Transcription de PR et PL = croissance lytique
Réponse au stress génotoxique dans E coli
Réponse SOS
Comment la réponse SOS débute-t-elle?
LexA, un répresseur de gènes pour la croissance lytique, est dégradé et la transcription est amorcée
Quelle molécule activée lors de la réponse SOS dégrade le répresseur lambda et pour quelle raison?
RecA est activée par les dommages à l’ADN et dégrade répresseur lambda, qui ressemble à répresseur LexA
Conséquences du clivage du répresseur lambda
- Ne lie plus OR1 et OR2
- Transcription de PR et PL (croissance lytique)
- Poduction de Cro qui lie OR3
- Induction irréversible
Quelles sont les conséquences de trop ou trop peu de répresseur lambda?
[ ] Élevée: Induction inefficace (pas assez de RecA)
[ ] Faible: Induction spontanée
Quels mécanismes d’autorégulation gèrent la quantité de répresseur lambda?
- Positive: Peu de lambda mène à transcription de cI
- Négative: [Répresseur lambda] élevée peut lier OR3 et réprimer la transcription de PRM
De quelles protéines dépend l’induction lysogène?
- cII : Transcrite à partir de PR
- cIII : Transcrite à partir de PL
Activateur cII
- Activateur transcriptionnel
- Lie un site en amont de PRE et stimule transcription de cI, donc ce dernier peut être transcrit à partir de PRE ou PRM
Par quel promoteur est obtenue la quantité initiale de répresseur lambda?
Promoteur PRE activé par cII
Si 1- phage par bactérie, ce phage entrera en croissance….
Lytique
Si 2+ phages par bactérie, ce phage entrera en croissance…
Lysogène
Qu’est-ce que l’épigénétique?
Maintien d’un patron d’expression indépendamment d’un signal externe
