Contrôle de la transcription et maturation de l’ARN

Question 1

La bêta galactosidase est régulé à quel niveau?

Answer 1

La régulation de l’expression de la bêta galactosidase montre en fait que l’enzyme est régulé au niveau de la transcription.

Question 2

À quoi sert la bêta galactosidase?

Answer 2

Cet enzyme converti le lactose en glucose et galactose (source d’énergie).

Elle peut aussi convertir le lactose en allolactose (isomération).

Question 3

La bêta galactosidase est une enzyme inductible. Qu’est-ce que ça veut dire?

Answer 3

Elle est seulement présente en grande quantité en présence de lactose.

Question 4

Comment est désigné le gène qui code pour la bêta galactosidase? Ce gène fait parti de quoi?

Answer 4

Le gène qui code pour la bêta galactosidase est désigné z et il fait partie d’un opéron connu comme l’opéron lac.

Question 5

Expliquer ce qui se passe en absence de lactose chez les bactéries.

Answer 5

En absence de lactose, une protéine lie une séquence dans le promoteur nommé opérator. Cette protéine réprime la transcription. Ce répresseur est nommé lac I.

Dans ces conditions, les colonies de bactéries seront blanches parce qu’il ne va pas y avoir beaucoup de bêta-galactosidase.

Question 6

Expliquer ce qui se passe en présence de lactose chez les bactéries.

Answer 6

En présence de lactose, la petite quantité de bêta galactosidase présente va convertir le lactose en alloactose. L’alloactose lie le répresseur qui va perdre son affinité pour l’opérateur. Ceci va permettre à l’ARN polyérase de transcrire l’opéron lac ou le gène z.

Dans ces conditions, les colonies de bactéries seront bleues.

Question 7

L’activité du répresseur lac est ajusté par qui?

Answer 7

Par l’allolactose

Question 8

Quelle est la différence entre le répresseur lac I et l’ARN polymérase?

Answer 8

Le répresseur lac I est un protéine qui lie l’ADN de façon spécifique à la différence de l’ARN polymérase qui lie le squelette sucre-phosphate. Lac I reconnaît la séquence de l’opérator en faisant des interactions avec les bases azotées.

Question 9

Quel est caractéristique du site d’interaction entre l’ADN et le répresseur lac?

Answer 9

Le site d’interaction est un palindrome, ce qui veut dire que la séquence d’ADN est identique lorsqu’elle est lu dans le sens 5’-3’ sur un brin et dans le sens 5’-3’ sur le brin complémentaire.

Question 10

Le répresseur lac se fixe sur quoi? Qu’est-ce que ça fait?

Answer 10

Il se fixe simultanément sur deux sites voisins du promoteur de l’opéron lac (O1 et O2), induisant la formation d’une boucle dans l’ADN.

*Lac I est un tétramère, un dimer lie un operator et l’autre dîmer le 2e opérator. Quand le tétramère lie les deux sites opérators la séquence entre les deux sites de liaison forme une boucle.

Question 11

Quelle est la conséquence de la fixation du répresseur lac sur l’ADN?

Answer 11

La fixation du répresseur lac n’empêche pas l’ARN polymérase de s’attacher au promoteur, mais elle empêche cette enzyme de démarrer la transcription.

Question 12

Comment l’opréon lac est régulé de façon positive?

Answer 12

L’opéron lac est régulé de façon positive par une protéine qui lie l’ADN de façon spécifique : CRP.

Le complexe CRP-AMPc va se fixer à des séquences d’ADN particulières avoisinant les promoteurs d’environ 30 gènes de ce type —> cette fixation permet à l’ARN polymérase de démarrer plus efficacement la transcription.

Question 13

Quelle molécule inhibe la synthèse de l’AMPc? Que cause l’inhibition de l’AMPc?

Answer 13

Le glucose inhibe la synthèse de l’AMPc chez les bactéries.

En absence d’AMPc, CRP ne peut pas activer la transcription.

Absence d’AMPc = CRP a une faible affinité pour l’ADN
Présence d’AMPc = CRP a une haute affinité pour l’ADN

Question 14

Les gènes sont transcrits de façon _________ et soumis à une régulation en fonction de ___________.

Answer 14

-contrôlée
-leurs rôles

Question 15

Quels sont les deux types de molécules qui permettent e contrôle de la transcription?

Answer 15

-Les activateurs
-Les répresseurs

Question 16

À quoi servent les activateurs?

Answer 16

Les activateurs servent à accélérer la transcription à partir de promoteurs peu puissants (ex : protéine CRP).

Question 17

À quoi servent les répresseurs? Quelles sont les façons que les répresseurs agissent (2)?

Answer 17

Les répresseurs peuvent freiner la transcription. Les répresseurs agissent de diverses façons :

1-Une des plus directe est d’empêcher l’ARN polymérase d’atteindre le promoteur. Le site de fixation du répresseur est alors tellement proche du promoteur qu’une fois fixé, il ne reste plus assez d’espace pour que l’holoenzyme d’ARN polymérase prenne contact avec le promoteur.

2-Dans d’autres cas, les répresseurs n’empêchent pas l’attachement de l’ARN polymérase, mais inhibent des réactions d’initiation, comme l’isomérisation ou encore empêche l’enzyme de quitter le promoteur.

Question 18

Qu’est-ce que l’isomérisation?

Answer 18

Changement de conformation du complexe de la polymérase et de l’ADN.

Question 19

Que sont les facteurs de transcription?

Answer 19

Ce sont des protéines qui décident si un gène est exprimé ou pas.

Question 20

Pourquoi les gènes ont besoin de facteurs de transcription?

Answer 20

Car la présence de la chromatine cache la région du promoteur à l’ARN polymérase et les facteurs généraux.

Question 21

On peut classifier les facteurs de transcription en deux types, quels sont-ils?

Answer 21

-Les facteurs constitutifs
-Les facteurs régulateurs

Question 22

Les facteurs régulateurs sont régulés par quoi (2)?

Answer 22

Les facteurs régulateurs sont régulés par le développement ou par des signaux spécifiques (hormones, signaux de stress, voies de signalisation).

Question 23

La spécificité des facteurs de transcription dépend de quoi?

Answer 23

De leur capacité à lier des séquences définies.

Question 24

Que sont les éléments de réponse?

Answer 24

Ce sont des sites de fixation initiale des facteurs de transcription qui recrutent le médiateur, les facteurs généraux et l’ARN polymérase.

Question 25

Expliquer la nécessité des éléments de réponse pour la transcription de l’ADN.

Answer 25

Chaque facteurs de transcription lie de façon spécifique une séquence consensus qui constitue son élément de réponse. Après cette liaison, le FT peut recruter les complexes de remodelage de la chromatine, le médiateur, les facteurs généraux et l’ARN polymérase.

Question 26

Vrai ou faux : Chaque facteur de transcription régule l’expression d’un seul gène.

Answer 26

Faux : Chaque facteur de transcription régule l’expression de milliers de gènes.

Question 27

Où sont souvent situés les éléments de réponse? Peuvent-ils agir à distance?

Answer 27

Les éléments de réponse sont situés souvent en amont du promoteur et peuvent agir à distance de plusieurs kilobases.

Question 28

Vrai ou faux : Les facteurs de transcription ne peuvent pas réprimer les gènes.

Answer 28

faux : Les facteurs de transcription peuvent réprimer les gènes.

Question 29

Comment sont régulés les facteurs de transcription (3)?

Answer 29

Les FT sont souvent régulés par des modifications post-traductionnelles, liaison d’hormones ou par d’autres FT.

Question 30

Chez les organismes multicellulaires, il y a plusieurs ___________ avec des ___________.

Answer 30

-types cellulaires
-fonctions différentes

Question 31

De quoi dépend la différentiation des types cellulaires à partir de cellules progénitrices?

Answer 31

Leur différentiation à partir de cellules progénitrices dépend de l’action des facteurs de transcription spécifique à chaque type cellulaire.

Question 32

Chaque type cellulaire est régulé par…

Answer 32

Un ou des combinaisons spécifiques des facteurs de trasncription.

Question 33

Qu’est-ce qu’un amplificateur (enhancer)?

Answer 33

Séquences d’ADN qui augmentent la transcription et peuvent agir à distance du promoteur, soit en amont ou en aval.

Question 34

Quelles sont les propriétés des amplificateurs (4)?

Answer 34

-Plusieurs centaines de bps
-Plusieurs éléments de réponse
-Lient plusieurs FT
-La liaison est coopérative

Question 35

Expliquer le fonctionnement d’un amplificateur (enhancer).

Answer 35

La liaison d’un facteur augmente l’affinité pour un autre. Pour résumer, une ou plusieurs protéines de type activateur se fixe à une séquence amplificateur du gène. Le médiateur en se fixant à l’activateur de même qu’aux facteurs généraux de transcription et à l’ARN polymérase au niveau du promoteur du gène, transmet un signal activateur de transcription à l’ARN polymérase, entraînant ainsi l’expression génique.

Question 36

Comment peut se faire la régulation négative de l’expression génique?

Answer 36

Elle peut se faire par fixation d’une protéine répresseur à une séquence silencieur du gène.

Question 37

À quoi servent les coactivateurs? Et les corépresseurs?

Answer 37

Coactivateurs (inclus les complexes de remodelage de la chromatine) = aident à enlever l’effet répresseur des histones, modifient les histones

Corépresseurs = opposent l’action des coactivateurs, modifient la chromatine

Question 38

Qu’est-ce qu’implique l’activation de la transcription (4 étapes)?

Answer 38

1-La liaison de FT

2-Le recrutement de coactivateurs et le remodelage de la chromatine

3-Le recrutement de médiateur

4-Le recrutement de la Pol II et les facteurs généraux

Question 39

Que décrit la maturation de l’ARN (qu’est-ce que c’est)?

Answer 39

Elle décrit l’ensemble des modifications qui transforment les transcrits primaires d’ARN en molécules matures.

Question 40

Les transcrits primaires ne sont pour la plupart libérés du ___________ que sous forme ________ et n’acquièrent leur structure finale et leurs fonctions biologiques qu’après avoir subi __________.

Answer 40

-complexe transcripteur
-passive
-de profonds remaniements

Question 41

Quels sont les trois types de remaniements que peuvent subir les transcrits primaires d’ARN?

Answer 41

1-La soustraction de nucléotides aux transcrits primaires d’ARN

2-L’addition de ces derniers de séquences nucléotidiques non codées par le gène correspondant

3-La modification covalente de certaines bases

Question 42

Vrai ou faux : La maturation des précurseurs d’ARNm est un processus biochimiques par lequel les procaryotes ressemblent aux eucaryotes. (Expliquer)

Answer 42

Faux : La maturation des précurseurs d’ARNm est un processus biochimiques par lequel les procaryotes diffèrent des eucaryotes.

—> Chez les procaryotes, le transcrit primaire d’ARNm est traduit tel quel, en fait sa traduction démarre avant même que la transcription ne s’achève.

Question 43

Chez les eucaryotes, où se passent la transcription et la traduction? Quel est l’effet de leur localisation?

Answer 43

La transcription et la traduction se passent dans des compartiments cellulaires différents : la transcription dans le noyau et la traduction dans le cytoplasme.

Cette partition fait que les précurseurs d’ARNm eucaryotes sont remaniés dans le noyau sans interférer avec le processus de traduction.

Question 44

Qui sont les portes de sortie des molécules d’ARNm?

Answer 44

Les pores nucléaires

Question 45

Quel est le lien entre la maturation et la transcription d’ARN?

Answer 45

La maturation commence avant la fin de la transcription, dès que le transcrit commence à émerger de l’ARN polymérase —> la maturation est étroitement liée à la transcription (interaction des protéines impliquées).

Question 46

Expliquer comment se passe la modification de l’extrémité 5’ de l’ARN (3 étapes).

Answer 46

1-L’extrémité 5’ du transcrit primaire est d’abord remaniée par élimination du groupe phosphate terminale sous l’action d’une phosphohydrolase

2-Le groupe 5’-diphosphate formé réagit avec une molécule de GTP pour donner une liaison 5’-5’-triphosphate (catalysée par une enzyme appelée quanylytransférase) et la structure résultante est dite la coiffe

3-La coiffe est ensuite modifiée par méthylation de la nouvelle guanine (méthyltransférase). De plus, les groupes hydroxyle-2’ des deux premiers nucléotides du transcrit primaire original peuvent aussi être méthylés

Question 47

Quels sont les rôles de la coiffe (3)?

Answer 47

-En bloquant l’extrémité 5’ de la molécule d’ARNm, la liaison 5’-5’-triphosphate protège la molécule de l’action des 5’ exonucléases

-La coiffe transforme aussi le précurseur d’ARNm en substrat pour d’autres enzymes nucléaires de maturation comme celles qui effectuent l’excision-épissage

-Dans l’ARNm définitif, la coiffe sert à ancrer les ribosomes en vue de la synthèse protéique

Question 48

Quand commence la formation de la coiffe?

Answer 48

Dès que l’ARN émerge de la pol II

Question 49

Comment sont placées les enzymes qui catalysent a formation de la coiffe?

Answer 49

Elles sont associées à la queue C-terminale de l’ARN pol II.

Question 50

Vrai ou faux : Les précurseurs d’ARNm eucaryotes sont aussi modifiés à leur extrémité 3’.

Answer 50

Vrai

Question 51

Quand l’ARN naissant est-il scindé?

Answer 51

Dès que l’ARN polymérase II a transcrit la séquence consensus du signal de polyadélynation (AAUAAA).

Question 52

Où se fait la coupure de l’ARN naissant? Cette coupure dépend de quoi (2)?

Answer 52

La coupure se produit d’habitude à une distance d’environ 10 à 20 nucléotides en aval du signal poly A et dépend probablement d’autres séquences ainsi qu’éventuellement de la structure secondaire du précurseur d’ARNm.

Question 53

À quoi sert la nouvelle extrémité 3’ du transcrit d’ARN? Expliquer la réaction.

Answer 53

La nouvelle extrémité 3’ ainsi créée sur la molécule sert d’amorce à l’addition récurrente d’une série d’adénosine, au cours d’une réaction catalysée par la poly A poymérase.

Cette réaction est ATP dépendante et peut ajouter jusqu’à 250 nucléotides pour constituer un appendice de polyadénylate connu sous le nom de queue de poly-A.

Question 54

Vrai ou faux : Le clivage a lieu tandis que l’ARN polymérase est encore en action.

Answer 54

Vrai (la poly A polymérase agit sans matrice)

Question 55

Qui dégrade l’ARN naissante et quand?

Answer 55

Après clivage, un exonucléase (Rat 1) 5’-3’ dégrade l’ARN naissante.

Question 56

Quand la transcription de l’ARN finit-elle?

Answer 56

La transcription finit lorsque Rat1 fait une collision avec l’ARN pol II.

Question 57

Qu’est-ce qui permet de stabiliser l’ARNm? En faisant quoi?

Answer 57

Les queues poly-A d’ARNm précurseurs et d’ARN matures s’associent fermement à une protéine de 78 kDa (PABP).

La formation de ce complexe ARN-protéine stabilise l’ARNm en le protégeant d’une dégradation partant de l’extrémité 3’.

Question 58

Qu’est-ce que l’épissage?

Answer 58

C’est le processus qui élimine les introns et met ensemble les exons.

Question 59

Où se trouvent les sites d’épissage? Quel autre signal est important pour l’épissage?

Answer 59

Les sites d’épissage sont des séquences consensus qui se trouvent aux extrémités 5’ et 3’ des introns.

Un troisième signal important est placé entre 20 et 50 nucléotides du site d’épissage 3’ et c’est la boite de branchement —> comporte une adénosine qui joue un rôle central dans le processus d’épissage.

Question 60

Expliquer le processus d’épissage (5 étapes)

Answer 60

1-D’abord une attaque nucléophile du 2’ OH du ribose de l’adénosine de la boite de branchement sur le phosphate de la jonction exon-intron en 5’.

2-Le résultat de cette 1ere réaction c’est la libération de l’extrémité 3’ de l’exon en amont et une nouvelle liaison phosphodiester entre le 5’OH du premier nucléotide de l’intron et le 2’OH de l’adénosine de la boite de branchement.

3-Ensuite, le 3’OH libéré au niveau de l’exon en amont attaque le phosphate de la jonction intron-exon en aval.

4-Les produits de cette réaction sont d’une part les deux exons ligaturés correctement et d’autre part, l’intron cyclisé au niveau de l’adénosine de la boite de branchement.

5-L’intron éliminé en forme de lasso est souvent dégradé.

Question 61

Le processus d’épissage est catalysé par qui?

Answer 61

Par le spliceosome

Question 62

Qu’est-ce que le spliceosome?

Answer 62

C’est un complexe de 5 molécules d’ARN (appelées snARN pour petits ARN nucléoraires) : U1, U2, U4, U5 et U6.

Question 63

Expliquer le processus d’épissage avec le spliceosome (7 étapes).

Answer 63

1-U1 s’associe au site 5’ (appariement de bases complémentaires)

2-U2 s’associe à la boite de branchement

3-U4 associé à U6 et U2 rapproche la jonction 5’ de l’intron et la boite de branchement

4-U4 et U1 quittent le complexe

5-Le 2’OH du A de la boite de branchement coupe la jonction 5’ de l’intron

6-Le 3’OH du nucléotide en 3’ de l’exon amont coupe l’autre jonction

7-L’ARNm épissé et l’intron en lasso sont libérés

Question 64

De quoi a besoin le spliceosome?

Answer 64

Besoin d’ATP (pour les hélicases ARN et changements de conformation)

Question 65

Qu’est-ce que l’épissage alternatif de l’ARN?

Answer 65

Durant l’épissage de l’ARN, les exons sont soit conservés dans l’ARNm, soit ciblés en vue de leur élimination suivant diverses combinaisons qui mèneront à la création d’un réseau varié d’ARNm à partir d’un seul pré-ARNm (processus de l’épissage alternatif).

Question 66

Les produits d’épissage alternatif sont…

Answer 66

Souvent spécifiques aux tissus spécialisés.

Question 67

Où est confinée la transcription de l’ADN ribosomique?

Answer 67

Dans les nucléoles

Question 68

Expliquer la synthèse de l’ARN ribosomique (3 étapes).

Answer 68

Le facteur de transcription UBF contrôle la transcription par la pol I par la liaison à UCE (élément du contrôle en amont).

1-Deux UBF se collent entre eux

2-UBF recrute les facteurs généraux de la pol I connu comme SL1 (lie le complexe UBF-ADN, contient TBP).

3-La pol I se lie aux facteurs généraux SL1

Les facteurs généraux de la pol I sont spécifiques à la pol I mais on trouve aussi TBP.

Question 69

De quoi est responsable l’ARN polymérase I? Et l’ARN polymérase III?

Answer 69

ARN polymérase I : synthèse de l’ARN ribosomique

ARN polymérase III : synthèse de petits ARNs comme les ARNt et l’ARNr 5S

Question 70

Expliquer la synthèse de l’ARNt et l’ARNr 5S (2 étapes).

Answer 70

*Les régions de commande de la transcription des gènes d’ARNt siègent au sein de la séquence transcrite : boîte A et B

1-TFIIIC vient se lier aux boites A et B du promoteur

2-TFIIIB arrive ensuite (se lie à TFIIIC) et recrute l’ARN polymérase III

*TFIIIB contient TBP

Question 71

Que sont les ribozymes? Quels sont leurs rôles (2)?

Answer 71

Ce sont des enzymes fait en ARN.

-Catalyse l’auto-épissage (l’ARN catalyse toutes les réactions d’épissage) des introns
-Catalyse la maturation de l’ARNt

Question 72

Quelles sont les deux sortes d’introns auto-catalytiques (leur épissage est fait sans protéines dans des réactions catalysées par l’intron lui-même)?

Answer 72

-Les introns du groupe I : Protozoaires
-Les introns du groupe II : Mitochondries

Question 73

Quel type d’intron est à l’origine du spliceosome?

Answer 73

Les introns du groupe II

Question 74

Qu’est-ce que l’interférence d’ARN?

Answer 74

C’est l’inhibition de l’expression des ARNm par des petits ARN interférents.

Question 75

Quels sont les trois types d’ARN interférents?

Answer 75

-Les siARN
-Les miARN
-Les piARN

Question 76

Quelles sont les caractéristiques des ARN interférents (3)?

Answer 76

-ARN très court (entre 20 et 30 nucléotides)
-Très abondants
-Précurseurs des ARN double brin (siARN, piARN) ou des épingles à cheveux (miARN)

Question 77

Quel est le rôle des ARN interférents? Comment?

Answer 77

Ils régulent l’expression de plusieurs gènes comme les facteurs de transcription —> ces ARN fonctionne comme guide pour reconnaître des ARN spécifiques soit des ARNm ou des ARN aberrantes et toxiques (produites par les transposons et les séquences répétées qu’ont envahi le génome).

Question 78

Par quoi commence la voie d’interférence à l’ARN?

Answer 78

La voie d’interférence à l’ARN commence par un ARN double brin.

Question 79

Expliquer la biogenèse de la voie d’interférence à l’ARN (5 étapes).

Answer 79

1-L’enzyme Dicer catalyse la conversion de l’ARN double brin en siARN double brin

2-Un complexe de protéines nommé RISC choisit un brin de l’ARN double brin comme guide

3-Le guide dirige RISC vers un ARN cible

4-RISC détruit l’ARN cible para une activité endonucléase

5-Un ARNm vient se lier au brin restant d’ARN

Question 80

Quel est le rôle de RISC?

Answer 80

RISC a une activité de coupure de l’ARN cible

Question 81

Qu’est-ce que CRISPR?

Answer 81

CRISPR a la même simplicité que ARNi, mais il cible l’ADN (au lieu de l’ARN).

—>L’ARN guide pour le système CRISPR est nommé sgARN (cible n’importe quelle région de l’ADN)
—>L’endonucléase Cas9 utilise le sgARN comme guide et coupe l’ADN dans une région précise