3. Contrôle de l’expression génique chez les eucaryotes Flashcards
(89 cards)
1
Q
Quels sont les principaux niveaux de contrôle de l’expression des gènes chez les eucaryotes ?
A
- Contrôle transcriptionnel
- Contrôle de la maturation de l’ARN (processing)
- Contrôle du transport de l’ARN
- Contrôle de la traduction
- Contrôle post-traductionnel (modifications, dégradation, localisation)
2
Q
Quel est le type d’ARN étudié dans ce cours et pourquoi ?
A
On étudie l’ARN messager (ARNm), car il est directement impliqué dans la synthèse protéique.
3
Q
Quelle proportion des ARN cellulaires sont des ARNm ? Quelle proportion des ARN cellulaires sont des ARNr ?
A
Les ARNm représentent seulement 1 à 5 % des ARN totaux dans la cellule.
Environ 80 % des ARN cellulaires sont des ARN ribosomiques (ARNr).
4
Q
Quels sont les rôles des ARNt et des ARNr ?
A
Les ARNt (ARN de transfert) servent à adapter les acides aminés aux codons pendant la traduction.
Les ARNr (ARN ribosomiques) constituent une partie essentielle de la structure et de la fonction des ribosomes.
5
Q
Quelle est la différence principale entre l’ARN et l’ADN au niveau des bases azotées ?
A
L’ARN contient de l’uracile (U) au lieu de la thymine (T) présente dans l’ADN.
6
Q
Pourquoi l’ARN peut-il former des structures tridimensionnelles complexes ?
A
Grâce à ses régions complémentaires qui peuvent s’apparier, même s’il est généralement simple brin.
Ex: Les ARN de transfert (ARNt) forment des structures complexes qui sont fonctionnelles.
7
Q
Qu’est-ce qui distingue chimiquement l’uracile de la thymine ?
A
La thymine possède un groupe méthyle (-CH3) en plus de la structure de l’uracile.
8
Q
Pourquoi l’ADN contient-il de la thymine plutôt que de l’uracile ?
A
La cytosine peut être convertie en uracile, entraînant des mutations si non réparée. La présence de thymine permet de distinguer ces uraciles aberrants dans l’ADN.
Donc c’est pour :
- Distinguer les bases uraciles générées par la déamination spontanée des C en U.
- Cela permet à l’enzyme uracil-DNA glycosylase de réparer ces erreurs en restaurant les cytosines.
9
Q
Vrai ou Faux ? L’uracile est énergétiquement moins coûteux à produire.
A
Vrai.
Il est adapté à la durée de vie plus courte de l’ARN.
10
Q
Quelle enzyme est responsable de la synthèse des ARNm ?
A
ARN polymérase II
11
Q
Quelle est la différence entre l’ARN polymérase II et les autres ARN polymérases ?
A
L’ARN polymérase II transcrit les gènes codant pour des protéines, alors que d’autres ARN polymérases transcrivent des ARN ribosomiques (ARNr) ou de transfert (ARNt).
12
Q
Que devient l’ARNm après la transcription ?
A
Il est traduit en protéines par les ribosomes avec l’aide des ARNt.
13
Q
Dans quel sens les ARN polymérases synthétisent-elles l’ARN ?
A
De 5’ vers 3’.
14
Q
Quel brin d’ADN sert de matrice à la synthèse de l’ARN ?
A
Le brin matrice, qui est orienté de 3’ vers 5’.
15
Q
Pourquoi le brin codant de l’ADN est-il appelé ainsi ?
A
Parce que sa séquence est identique à celle de l’ARNm (sauf que l’ARNm contient de l’uracile à la place de la thymine).
16
Q
Pourquoi les différents types cellulaires expriment-ils des gènes différents ?
A
Bien que le génome soit identique entre les cellules, elles expriment des gènes spécifiques pour accomplir leurs fonctions, formant ainsi des transcriptomes spécifiques.
17
Q
Pourquoi tous les gènes ne sont-ils pas exprimés en continu ?
A
Cela serait un gaspillage d’énergie et de métabolites. Les gènes sont activés selon les besoins spécifiques des cellules.
Des gènes spécifiques sont induits par exemple, en réponse à des stimuli comme les hormones, le stress ou des dommages cellulaires.
18
Q
Qu’est-ce qu’un gène “housekeeping” ?
A
Un gène exprimé de manière ubiquitaire dans toutes les cellules, car ses produits sont nécessaires pour les fonctions de base.
19
Q
Qu’est-ce que le transcriptome ?
A
L’ensemble des ARN transcrits dans une cellule.
20
Q
Quelle proportion des gènes exprimés dans une cellule sont spécifiques à ce type cellulaire ? Quelle proportion des gènes exprimés sont ubiquitaires ?
A
Environ 10 % sont spécifiques à ce type cellulaire.
Environ 90 % des gènes exprimés sont ubiquitaires, incluant les gènes “housekeeping”.
21
Q
Qu’est-ce que la RT-PCR ? Quels sont ses avantages et inconvénients ?
A
La RT-PCR (Reverse Transcription PCR) est une technique qui convertit l’ARN en ADN complémentaire (ADNc) à l’aide de la transcriptase inverse, suivi d’une amplification par PCR pour mesurer l’abondance des ARN spécifiques.
- Avantage : Relativement peu coûteux pour mesurer l’expression d’ARN spécifiques.
- Inconvénient : Limité à un nombre restreint d’ARN (low-throughput).
22
Q
À quoi sert une amorce polyT dans la RT-PCR ?
A
L’amorce polyT se lie à la queue poly-A des ARNm pour initier la transcription inverse.
23
Q
Peut-on quantifier d’autres types d’ARN qui n’ont pas de queue poly-A ?
A
Oui, en utilisant des amorces aléatoires (par exemple, hexamères).
24
Q
Quelle étape suit la transcription inverse dans la RT-PCR ?
A
L’ADNc obtenu est amplifié par PCR pour mesurer l’abondance du transcrit d’intérêt.
25
Quelle est l'utilité du fluorophore SYBR Green dans le qPCR ?
SYBR Green s'intercale dans l'ADN double-brin et génère un signal fluorescent proportionnel à la quantité d'ADN amplifié.
26
Pourquoi compare-t-on le nombre de cycles nécessaires pour dépasser le signal de fond (background) ?
Cela permet de déterminer l'abondance relative de l'ARNm d'intérêt en fonction de la quantité de cDNA initiale.
27
Comment interpréter les courbes de fluorescence dans le qPCR ?
- Plus un produit est abondant, moins de cycles sont nécessaires pour détecter une fluorescence significative.
- Chaque cycle de différence équivaut à une différence d'amplification par un facteur de 2.
28
Comment vérifier si le qPCR SYBR Green est spécifique ? (pas important)
- Premier contrôle : un gel d'agarose pour voir combien d'amplifications sont présentes. Plus d'un produit indique un problème.
- Méthode complémentaire : analyse de la courbe de dissociation ou "melt curve" pour détecter la température de fusion des produits amplifiés.
29
Pourquoi la température de fusion des produits PCR peut-elle varier ?
Elle dépend de la composition en bases des produits PCR : des séquences différentes ont des températures de fusion différentes.
30
Que représente une courbe de dissociation (ou « melt curve ») ? (pas important)
Elle montre le profil de dénaturation des produits PCR, permettant d'identifier les amplifications non spécifiques et les amorces dimères.
31
En quoi consiste l’analyse transcriptomique par microarray ? (pas important)
- Les ARN sont extraits, convertis en ADNc, puis hybridés sur une puce contenant des sondes spécifiques.
- La fluorescence est mesurée pour chaque sonde, proportionnelle à la quantité d'ARN hybridé.
Inconvénients : 1) Technologie limitée aux gènes pré-sélectionnés sur la puce. 2) Moins précise et flexible que l'ARN-seq, désormais préférée.
32
Quelles sont les étapes principales de l’ARN-seq ?
- Extraction des ARN.
- Conversion des ARN en ADNc par reverse transcription.
- Séquençage des ADNc.
- Alignement des séquences sur un génome pour quantifier l’expression génique.
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Quels sont les avantages de l’ARN-seq ?
- Quantification précise, même pour de faibles niveaux d’ARNm.
- Capacité à détecter des ARN inconnus, y compris des variants d’épissage et des ARN non codants.
- Méthode rapide et reproductible.
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Qu'est-ce qu'une "heat map" en bioinformatique ? (pas important)
C’est une représentation graphique regroupant des gènes par similarité d'expression entre des échantillons, basée sur des données transcriptomiques.
Bleu : faible expression.
Rouge : forte expression.
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Qu’est-ce que le "Gene Ontology" (GO) ?
C’est un système d’annotation basé sur une collaboration entre différentes bases de données génomiques. Il organise les connaissances biologiques en trois catégories principales :
- **Molecular Function :** activité d’un produit génique (ex. activité kinase).
- **Biological Process :** processus impliquant plusieurs événements biologiques (ex. division cellulaire).
- **Cellular Component :** localisation du produit génique dans une cellule (ex. mitochondrie).
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Pourquoi utiliser Gene Ontology ?
- Pour structurer les connaissances biologiques de manière hiérarchique.
- Pour déterminer, à partir d'un groupe de gènes ou d'un profil transcriptionnel, quels mécanismes moléculaires ou biologiques sont influencés par une condition (ex. : mutant vs WT, traité vs non-traité).
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Que contient une annotation typique dans Gene Ontology ?
- Un GO term, qui indique qu’un gène est impliqué dans : Une fonction moléculaire, un processus biologique, une composante cellulaire.
- Une référence bibliographique.
- Un méthode expérimentale, indiquant comment l'information a été obtenue (ex. : IDA – Inferred from Direct Assay).
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Quelle est la différence entre annotations électroniques et manuelles dans GO ?
- **Annotations électroniques :** Automatisées, représentant la majorité des annotations.
- **Annotations manuelles :** Réalisées par des scientifiques pour garantir la qualité des données.
39
Quelles sont les étapes de la transcription eucaryote ? (RAPPEL)
**Initiation :**
- L'ARN polymérase et des protéines accessoires se lient à l'ADN au niveau du promoteur.
- L'ADN s'ouvre pour permettre la synthèse de l'ARN.
- L'ARN polymérase II ne peut pas initier seule la transcription.
**Élongation :**
- L'ARN polymérase synthétise un ARN complémentaire au brin matrice de l'ADN.
- Direction : 5' → 3'.
**Terminaison :**
- L'ARN polymérase rencontre une séquence terminatrice, ce qui entraîne sa dissociation et le relâchement de l'ARNm.
40
Quelles sont les caractéristiques des régions UTR (Untranslated Regions) ?
- 5’-UTR et 3’-UTR sont des régions non traduites en protéines.
- Elles influencent : La stabilité de l'ARNm, la traduction et la localisation subcellulaire.
- Ex. de mécanismes : liaison de protéines régulatrices ou formation de structures spécifiques (ex. : IRES, polyadénylation).
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Quels sont les rôles des régions 5’-UTR et 3’-UTR dans l’expression des ARNm ?
Elles contiennent des éléments régulateurs qui impactent l'efficacité et la spécificité de la traduction et de la stabilité de l'ARNm.
Elles ne sont pas enlevées lors de l'épissage car elles font partie des exons.
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Comment s'organisent les séquences régulatrices des gènes eucaryotes ?
**Région promotrice :**
- Contient des éléments de base et des séquences régulatrices pour l'attachement de l'ARN polymérase II.
- Inclut la boîte TATA et d'autres régions de liaison.
**Régulateurs distants :**
- Insulateurs, enhancers, etc., qui influencent la transcription sans faire directement partie du promoteur.
**Complexe de pré-initiation (PIC) :**
- Formé par l'ARN polymérase II et des facteurs de transcription de base.
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Pourquoi l'ARN polymérase II ne peut-elle pas reconnaître seule le promoteur ?
Elle a besoin de facteurs de transcription supplémentaires qui s'assemblent au promoteur pour former le complexe de pré-initiation (PIC), facilitant ainsi la transcription.
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Quels sont les éléments de base d'un promoteur eucaryote ?
**Boîte TATA :**
- Située environ 30 pb en amont du site de départ de la transcription (+1).
- Présente dans 10-25 % des promoteurs eucaryotes.
- Associée à des gènes régulés.
**BRE (B Recognition Element) :**
- Souvent présent avec la boîte TATA (en amont ou aval).
**Inr (Initiator Element) :**
- Site qui englobe le début de la transcription, peut fonctionner avec ou sans boîte TATA.
**DPE (Downstream Promoter Element) et MTE (Motif Ten Element) :**
- Situés en aval, fonctionnent avec ou sans boîte TATA.
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Quels facteurs de transcription de base sont nécessaires à la transcription eucaryote ?
- Facteurs nécessaires : **TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH.**
- Ils forment l’appareil de transcription de base avec l’ARN polymérase II.
- TFIID joue un rôle clé en se liant aux éléments de base du promoteur pour former le complexe de pré-initiation (PIC).
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Quelles sont les étapes de l'assemblage de la machinerie de transcription ?
**TFIID** se lie à la boîte TATA via TBP (TATA-binding protein).
- En absence de boîte TATA, TFIID interagit avec d'autres éléments (Inr, DPE, MTE).
**TFIIA** et **TFIIB** se fixent à côté de TFIID (à BRE ou B recognition element), facilitant le recrutement de l’ARN polymérase II.
**L’ARN polymérase II** se lie à **TFIIF**, qui se lie à **TFIIB**.
**TFIIE** et **TFIIH** finalisent le complexe de pré-initiation.
**TFIIH** :
- Possède une activité **kinase** pour phosphoryler le CTD (Carboxy Terminal Domain) de l’ARN polymérase II, ce qui débute l'élongation.
- Possède une activité **hélicase** pour ouvrir l’ADN.
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Qu'est-ce que le CTD de l'ARN polymérase II, et pourquoi est-il important ?
- Le CTD (Carboxy Terminal Domain) est une région essentielle de la sous-unité RPB1 de l’ARN polymérase II.
- Chez l'humain, il contient 52 répétitions de la séquence Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser.
Rôles :
- **Hypophosphorylé** : Active dans le complexe de **pré-initiation**.
- **Hyperphosphorylé** : Active pendant l'**élongation**.
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Pourquoi l'ARN polymérase II ne peut-elle pas fonctionner seule ?
L’ARN polymérase II nécessite des facteurs de transcription pour :
- Reconnaître le promoteur.
- Former le complexe de pré-initiation (PIC).
Elle est incapable de se lier seule au promoteur des gènes.
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Quelle est l'impact de la toxine α-amanitine sur l'ARN polymérase II ? (pas important)
- L'α-amanitine, produite par certains champignons, bloque l’activité de l'ARN polymérase II.
- Cela empêche la transcription et provoque une toxicité sévère.
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Quels sont les deux modes d'initiation de la transcription chez les eucaryotes ? (pas important)
**Transcription focalisée :**
- Débute à un site spécifique ou quelques sites proches.
- Associée aux promoteurs avec boîte TATA.
- Gènes régulés : expression contrôlée et transcription forte.
**Transcription dispersée :**
- Débute à plusieurs sites faibles répartis sur une région de 50-100 pb.
- Associée aux promoteurs sans boîte TATA.
- Gènes "housekeeping" : transcription faible mais constante.
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Quels types de séquences régulatrices influencent l’expression des gènes sans être des éléments de base ?
**Séquences proximales (à environ 100 pb du TSS) :**
- Favorisent (activateurs) ou inhibent (répresseurs) la formation du complexe de pré-initiation (PIC).
**Régions distales :** Situées à plusieurs kb en amont ou en aval du promoteur. Augmentent ou réduisent l'expression génique.
- **Silencers :** Séquences qui inhibent la transcription en recrutant des répresseurs.
- **Enhancer :** Séquences qui augmentent la transcription en recrutant des activateur.
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Comment identifier les éléments régulateurs d’un promoteur eucaryote ?
**Technique de gène rapporteur :**
- Transfecter un plasmide contenant un gène rapporteur (ex. luciférase) sous le contrôle du promoteur étudié.
- Effectuer des délétions ou mutations dans le promoteur.
- Mesurer l’activité de la luciférase pour localiser les régions essentielles à l'expression et celles inhibant l'expression.
53
Quelle est l'importance des séquences régulatrices distales et proximales dans la transcription ?
**Distales (ex. enhancers, silencers) :**
- Agissent à distance pour moduler l'expression génique en fonction du contexte cellulaire ou des stimuli.
**Proximales :**
- Interagissent directement avec le promoteur pour renforcer ou inhiber la formation du PIC.
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Pourquoi les gènes "housekeeping" sont-ils associés à la transcription dispersée ? (pas important)
Les gènes "housekeeping" codent pour des fonctions cellulaires basiques nécessaires en continu.
Une transcription constante mais faible est suffisante, réalisée grâce à des promoteurs sans boîte TATA.
55
Quels facteurs influencent spécifiquement l’activité des séquences régulatrices ?
Liaison de protéines régulatrices spécifiques (facteurs de transcription) qui peuvent :
- Activer (ex. coactivateurs recrutant l’ARN polymérase).
- Réprimer (ex. répresseurs empêchant la formation du PIC).
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Quelle est la méthode appelée "promoter bashing" et à quoi sert-elle ?
- Technique utilisée pour identifier les régions importantes d’un promoteur en faisant des délétions successives.
- On mesure l'activité d’un gène rapporteur (ex. : luciférase) sous le contrôle du promoteur modifié.
- Permet de localiser les séquences régulatrices essentielles à l'expression génique.
57
Quels sont les éléments régulateurs proximaux communs ? (savoir reconnaître les noms)
**Boîte CAAT :**
- Séquence : GG/G/C/CAATCT.
- Reconnue par des protéines comme CTF, CP1, C/EBP.
**Boîte GC :**
- Séquence : GGGCGG.
- Reconnue par la protéine Sp1.
**Élément octamère :**
- Séquence : ATTTGCAT.
- Active des gènes comme H2B en phase S (ex. : liaison du facteur Oct-1).
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Qu’est-ce qu’un "response element" (élément de réponse transcriptionnelle) ?
Séquence régulatrice spécifique activée en réponse à un signal/stimulus particulier (ex. : hormone, stress).
59
Qu'est-ce qu'un récepteur nucléaire de classe 1 ?
**Classe 1 :**
- Récepteur se trouve dans le cytoplasme en absence de ligand.
- Le ligand active la translocation du récepteur au noyau pour initier la transcription.
60
Qu'est-ce qu'un récepteur nucléaire de classe 2 ?
**Classe 2 :**
- Récepteur est constitutivement présent dans le noyau.
En absence de ligand, il est lié à un co-répresseur.
- La liaison du ligand libère le co-répresseur et recrute un co-activateur pour activer la transcription.
61
Comment les facteurs de transcription interagissent-ils avec les éléments régulateurs distaux ?
- Les enhancers ou silencers (distaux) influencent l'expression génique en recrutant des activateurs ou répresseurs.
- Ils peuvent agir à plusieurs kb en amont ou en aval du gène cible.
62
Pourquoi la collaboration entre plusieurs facteurs de transcription est-elle essentielle ?
La présence d’un seul élément régulateur ou d'une seule protéine liée n’est pas suffisante pour activer ou réprimer la transcription.
La combinaison et la synergie entre plusieurs facteurs garantissent une régulation précise et spécifique.
63
Qu’est-ce que l’EMSA (Electrophoretic Mobility Shift Assay) et à quoi sert-elle ?
L’EMSA permet de détecter la liaison entre un fragment d’ADN et une protéine.
Processus :
- Un fragment d’ADN marqué (radioactivité ou fluorescence) est incubé avec une protéine.
- La migration sur gel non dénaturant est utilisée pour séparer les complexes ADN-protéine (plus lents) de l’ADN libre (plus rapide).
Indication : La présence de protéines associées ralentit la migration.
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Qu’est-ce que la méthode ChIP et à quoi sert-elle ?
**ChIP (Chromatin Immunoprecipitation)** permet de mesurer la liaison in vivo d’une protéine à une séquence d’ADN spécifique.
Étapes principales :
- Fixation des protéines liées à l’ADN (crosslink).
- Fragmentation de la chromatine.
Immunoprécipitation pour isoler la protéine d’intérêt avec son ADN lié.
- Analyse de l’ADN par qPCR ou séquençage.
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Quelle est la différence entre les enhancers et les isolateurs ?
**Enhancers :**
- Séquences distales (50 à 1500 pb) qui augmentent l’initiation de la transcription.
- Peuvent être situées jusqu’à 1 Mb du gène cible.
- Fonctionnent en recrutant des facteurs de transcription.
**Isolateurs :**
- Séquences qui bloquent l’interaction non désirée entre un enhancer et un promoteur adjacent.
- Permettent de réguler de manière spécifique un gène.
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Comment les enhancers influencent-ils la transcription ?
- Ils recrutent des facteurs de transcription pour former le complexe de pré-initiation (PIC).
- Peuvent agir sur des promoteurs proches ou éloignés.
- Position : en amont, en aval ou même à l’intérieur du gène cible.
67
Quel est le rôle du complexe médiateur dans la régulation de l’expression génique ?
- Le complexe médiateur agit comme pont entre les facteurs régulateurs liés à l’ADN (proximal ou distal) et la machinerie de transcription de base.
- Il se lie au domaine carboxy-terminal (CTD) de l’ARN polymérase II (non phosphorylé) pour faciliter la formation du Complexe de Pré-Initiation (PIC).
- Pendant l’élongation, le CTD est hyperphosphorylé, ce qui abolit l’interaction avec le médiateur.
68
Comment les *enhancers* activateurs et répresseurs influencent-ils le complexe médiateur ?
**Activateurs :**
- Favorisent la formation du PIC en recrutant le complexe médiateur.
- Stabilisent l’interaction entre l’ARN polymérase II et les facteurs de transcription.
**Répresseurs :**
- Inhibent l’interaction entre le promoteur et l’ARN polymérase II.
- Changent la conformation du médiateur pour bloquer la formation du PIC.
69
Quel est le rôle des boucles de chromatine dans la transcription ?
Les boucles formées entre enhancers et promoteurs rapprochent physiquement des éléments distants, favorisant ou inhibant la transcription. Ceci explique pourquoi les enhancers peuvent agir à grande distance “linéaire” du gène.
Les séquences isolatrices créent des domaines distincts pour limiter l’action des enhancers à un gène cible spécifique.
70
Pourquoi le complexe médiateur est-il crucial pour les enhancers distants ?
Il relie les facteurs de transcription liés aux enhancers distants à la machinerie transcriptionnelle via des interactions physiques (boucles de chromatine).
Cela permet aux enhancers de réguler des promoteurs situés loin sur le même chromosome.
71
Quelles sont les deux conditions nécessaires pour qu’une protéine puisse agir comme activateur de la transcription ?
Capacité à se fixer directement à l’ADN ou à interagir avec une autre protéine liée à l’ADN (comme un co-activateur ou co-répresseur).
Capacité à interagir directement avec le PIC, le médiateur, ou d’autres facteurs pour moduler la transcription.
72
Quelles sont les deux régions modulaires des facteurs de transcription ?
**Domaine de fixation à l’ADN :** Permet à la protéine de reconnaître des séquences spécifiques sur l’ADN.
**Domaine d’activation :** Interagit avec d’autres protéines (PIC, médiateur, ou autres TF) pour stimuler l’assemblage du complexe de transcription.
73
Quels types de domaines protéiques sont associés à l’activation de la transcription ?
Domaines riches en acides aminés spécifiques :
- Acides aminés acides (chargés négativement).
- Glutamines.
- Prolines.
- Isoleucine.
- 9aaTAD (Nine-amino-acid Transactivation Domain).
74
Quels sont les principaux motifs protéiques de liaison à l’ADN ?
- Doigts de zinc (Zinc fingers).
- Hélice-tour-hélice (Helix-turn-helix).
- Zipper de leucine (Leucine zipper).
- Hélice-boucle-hélice (Helix-loop-helix).
75
Comment fonctionne le motif "doigts de zinc" pour la liaison à l’ADN ?
- Coordination d’un atome de zinc par 2 cystéines et 2 histidines (motif Cys2/His2).
- Interagit avec l’ADN via une hélice alpha qui reconnaît des séquences spécifiques.
- Présent souvent en série dans une protéine pour maximiser la liaison.
76
Les doigts de zinc interagissent-ils uniquement avec l’ADN ?
Non, les motifs de doigts de zinc peuvent également interagir avec l’ARN, des protéines, des lipides ou de petites molécules.
77
Pourquoi les domaines d’activation de la transcription sont-ils importants ?
Ils interagissent avec le complexe médiateur et les facteurs associés (ex. : TAFs, TBP).
Facilitent l’assemblage et la stabilisation du complexe de pré-initiation (PIC), stimulant ainsi l’expression génique.
78
Qu’est-ce que le motif HTH (Helix-Turn-Helix) et comment fonctionne-t-il ?
- Le motif HTH est une structure protéique composée de 3 hélices alpha.
- Les hélices 2 et 3 interagissent avec le sillon majeur de l’ADN.
- Typiquement, les protéines HTH forment des dimères pour lier deux sillons majeurs adjacents.
79
Comment fonctionne le "Zipper de leucines" pour lier l’ADN ?
- Composé d’acides aminés avec une leucine tous les 7 résidus, formant une hélice alpha.
- Les leucines interagissent avec celles d’une autre protéine pour former un dimère (homodimère ou hétérodimère).
- La région basique adjacente lie le sillon majeur de l’ADN.
80
Qu’est-ce que le motif HLH (Helix-Loop-Helix ou Helix-boucle-Helix) ?
- Contient deux hélices alpha séparées par une boucle non structurée (loop).
- Permet la dimérisation des facteurs qui le contiennent.
- Une des hélices est suivie d’une région basique qui se lie au sillon majeur de l’ADN.
81
Pourquoi les facteurs de transcription forment-ils souvent des dimères ou multimères ?
La dimérisation :
- Augmente le nombre de séquences d’ADN reconnues.
- Permet une régulation combinatoire en activant ou réprimant des gènes selon la combinaison des facteurs présents.
- Facilite la régulation fine de l’expression génique dans des contextes spécifiques.
82
Quelle est l’importance de la régulation combinatoire dans la transcription ?
- Permet à un nombre limité de facteurs de transcription de réguler un grand nombre de gènes.
- Exemple : Deux facteurs présents simultanément activent un gène, tandis qu’un facteur seul est insuffisant.
- Permet aussi de bloquer l’activité d’un facteur activateur grâce à un facteur inhibiteur.
83
Quels sont les avantages fonctionnels des motifs HTH, HLH, et zipper de leucines dans la transcription ?
Ils permettent :
- La liaison spécifique au sillon majeur de l’ADN.
- La dimérisation pour une reconnaissance élargie ou combinatoire des séquences cibles.
- La régulation précise de l’expression génique en réponse à des signaux environnementaux ou développementaux.
84
Quels mécanismes régulent l’activité des facteurs de transcription ?
- **Synthèse de la protéine :** La protéine doit être produite avant de pouvoir agir.
- **Phosphorylation/Déphosphorylation :** Modifie l’état actif de la protéine et influence sa liaison à l’ADN.
- **Liaison de ligand (ex. hormones) :** Active le facteur et peut induire sa translocation vers le noyau.
- **Libération par un inhibiteur :** Permet au facteur de transcription d’interagir avec l’ADN.
- **Changement de partenaire :** Formation d’un dimère actif ou répression par association avec un partenaire inactif.
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Que se passe-t-il lors de l’initiation de l’élongation ?
- L’**activité hélicase de TFIIH** dénature l’ADN autour du site de transcription, ouvrant environ 25 paires de bases.
- L’ARN polymérase commence la polymérisation de l’ARN à partir de la première base.
- La transition de l’étape d’initiation vers l’élongation s’appelle le promoter clearance (évasion du promoteur).
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Quelles étapes caractérisent la phase d’élongation chez les eucaryotes ?
- **Cycles d’élongation avortés :** Synthèse de courts ARN transcrits relâchés par l’ARN polymérase.
- **Promoter clearance/escape :** L’ARN polymérase s’éloigne du promoteur après avoir synthétisé environ 10 bases.
- **Pauses dans l’élongation :** Souvent entre les positions +20 et +50, régulées par des phosphorylations du CTD de l’ARN polymérase II.
- **Reprise de l’élongation :** Transition vers la transcription productive.
87
Comment se termine la transcription chez les eucaryotes ?
- La transcription est associée à une **séquence de signal de polyadénylation** (environ 80-250 nucléotides en queue 3’).
- Un **complexe enzymatique** clive l’ARN au niveau du signal de polyA.
- Une RNase (torpille) dégrade l’ARN restant toujours lié à l’ARN polymérase II, ce qui entraîne sa dissociation de l’ADN.
- L’ARN libéré est polyadénylé par un autre complexe enzymatique pour former un ARNm mature.
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Quel rôle joue le CTD de l’ARN polymérase II dans l’élongation et la terminaison ?
Pendant l’élongation, le CTD est **phosphorylé** pour réguler les pauses et coordonner la reprise de la transcription.
Lors de la terminaison, le CTD sert de plateforme pour recruter les complexes enzymatiques impliqués dans le clivage et la polyadénylation.
89
Pourquoi les pauses pendant l’élongation sont-elles importantes ?
- Elles permettent une régulation fine de la transcription.
- Facilitent le recrutement de facteurs nécessaires pour assurer la qualité du transcrit ou répondre aux signaux environnementaux.
