Ch 14: Régulation des gènes procaryotes Flashcards Preview

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Flashcards in Ch 14: Régulation des gènes procaryotes Deck (16):
1

Gène constitutif vs. gène régulé

gènes constitutif
-Toujours exprimé
-Niveau d’expression constant
-Ex) gènes «housekeeping»

Gènes régulés
-Exprimé au besoin
-Suite à des signaux
-Niveau d’expression variable
-Ex) métabolisme, survie suite à un stress, division cellulaire, développement

2

régulation de l'expression génétique

fig 14.1

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Vue d’ensemble de la regulation de la transcription

La façon la plus commune de réguler l’expression génique chez les bactéries est d’agir sur l’initiation de la transcription
-Le taux de la synthèse de l’ARN peut être augmenté ou diminué

La régulation transcriptionnelle implique l’action :

de 2 types de protéines de régulations
-Répresseurs  se lient à l’ADN et inhibent la transcription
-Activateurs  se lient à l’ADN et augmentent la transcription

2 types de contrôle
-Contrôle négatif: régulation par des répresseurs
-Contrôle positif: régulation par des activateurs

4

Vue d’ensemble de la regulation de la transcription - les petites molécules effectrices

De petites molécules effectrices affectent aussi la régulation de la transcription
-Elles se lient aux protéines régulatrices et pas directement à l’ADN

Dans certains cas, la présence de petites molécules effectrices peut augmenter la transcription
-Ces molécules sont appelées inducteurs
-Elles fonctionnent de 2 façons
1-Se lient à l’activateur et
favorisent sa liaison à l’ADN
2-Se lient au répresseur et
prévient sa liaison à l’ADN
-Les gènes régulés de cette façon sont dits inductibles

Dans d’autres cas, la présence de petites molécules effectrices peut inhiber la transcription
-Corépresseurs se lient aux répresseurs et les aident à se lier à l’ADN
-Inhibiteurs se lient aux activateurs et préviennent leur liaison à l’ADN
-Gènes régulés de cette façon sont appelés répressibles

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Effecteur qui se lie au répresseur

fig 14.2
-Les prots régulatrices ont 2 sites de liaison
-Un pour un petit effecteur

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Effecteurs qui se lient l’activateur

fig 14.3

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Opéron, promoteur, terminateur, opérateur

Opéron: unité régulatrice qui code pour plus d’un gène strcutural, (polycistronique), sous contrôle d’un promoteur

Promoteur: Lieu de début de la transcription, où se lie la polymérase, séquence dans un gène iportante pour l’initiation de la transcription

Terminateur: Lieu de la fin de la transcription

Opérateur: séquence de nucléotides qui est un site de liaison pour une prot régulatrice

opéron lactose et tryptophane sont imp pour bact

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Régulation de l'opérons lactose (lac)

A la fin du 20ème siècle, les chercheurs ont remarqués que:
-Une enz particulière apparait dans la cellule slmt quand la cellule est exposée au substrat de cette enz
-Cette observation fut connue sous le nom d’adaptation enzymatique


François Jacob et Jacques Monod de l’Institut Pasteur de Paris se sont penches sur ce phenomene (prix nobel)
-Ils se sont particulièrement interessé au métab du lactose chez E.coli

Pour déterminer si c’est le gène spécifique qui est responsable
On prend un bactérie
- 2 cultures; un avec le gène un qui ne l’exprime pas (mutation, enlèvement)
- Pour prouvé que c’est le gène muté ajouté le plasmide qui porte le gène et les fonctions reviennent c’est le gène

9

L’Opéron lac

Un opéron contient plusieurs séquences importantes d’ADN

-Promoteur; terminateur; gènes structuraux; operateur

-Figure 14.4a montre l’organisation et la régulation transcriptionnelle des gènes du lac opéron

Il y a 2 unités transcriptionnelles distinctes
1- l'opérons lac proprement dit
2- le gène lacI

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L'opéron lac - 2 unités transcriptionnelles distinctes - 1) l'opérons lac proprement dit

a. éléments d’ ADN
-Promoteur  se lie à l’ARN polymérase
-Opérateur  se lie à la prot lac répresseur
-CAP site  se lie au Catabolite Activator Protein (CAP)

b. Gènes Structuraux
-lacZ  code pour la béta-galactosidase
--Dégrade enzymatiquement le lactose et ses analogues
--Convertit le lactose en allolactose (un isomère)

-lacY  code pour la perméase
--Prot memb requise pour le transport du lactose et ses analogues

-lacA  code pour le galactoside transacétylase
--Modifie de façon covalente le lactose et ses analogues
--Sa fonctionnalité cependant, reste encore non claire

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L'opéron lac - 2 unités transcriptionnelles distinctes- 2) le gène lacI

Pas considéré comme faisant parti du lac opéron

A son propre promoteur, le promoteur i

Exprimé de façon constitutive à un niveau bas

Code pour le lac répresseur

La protéine lac répresseur fonctionne sous forme d’un tétramère

Seulement une petite quantité est nécessaire pour réprimer le lac opéron

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L’ Opéron lac est régulé par la Protéine Répresseur

L’opéron lac peut être régulé au niveau de la transcription
-Par la protéine répresseur
-Par la protéine activateur

La première façon est le mécanisme de control inductible négatif
-Implique la protéine répresseur lac
-L’inducteur est l’allolactose
--Il se lie au répresseur lac l’inactive

Figure 14.5

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Le cycle de l’opéron lac – induction et répression

fig 14.6

14

L’opéron lac est aussi régulé par une protéine activatrice

L’opéron lac peut être régulé d’une autre manière connue par : répression de catabolite

Quand la bactérie est exposée au lactose et au glucose: la bact utilise le glucose en premier et la répression de catabolite empêche l’utilisation du lactose

Quand le glucose est épuisé: la répression catabolique est levée et l’opéron lac est exprimé

La petite molécule effectrice dans la répression de catabolites n’est pas le glucose.

Cette forme de régulation implique une petite molécule , AMP cyclique (AMPc)
-Produite à partir de l’ATP via une enzyme l’adénylyle cyclase (= adénine, adénylate)
-L’AMPc se lie à la prot activatrice connue sous le nom de prot activatrice de catabolite (catabolite activator protein) (CAP)

Le complexe AMPc-CAP est un exemple de régulation transcriptionnelle qui est inductible et sous control positif
-Le complexe AMPc-CAP se lie au site CAP prêt du promoteur lac et augmente la transcription

En présence de glucose, l’enzyme adénylate cyclase est inhibée
-Ce qui diminue les niveaux de AMPc dans la cellule
--De ce fait AMPc n’est plus disponible pour se lier au CAP
---Le taux de transcription est diminuée
fig 14.7

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Opéron lac a 3 sites Opérateurs pour le répresseur lac

Des études génétiques et des images cristallographiques ont montré que la liaison du lac répresseur est plus complexe.

3 sites opérateurs ont été découverts
-O1: près du promoteur (légèrement en aval)
-O2: plus loin dans la région codante du lacZ
-O3: un peu en avant du promoteur

Figure 14.8

Les combinaisons de O1 avec O2 ou O3 donne une répression significative donc c’est important
Le combinaisons de tous les 3 trois est le plus important

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résultats de la figure 14.8 (opérateurs)

Les résultats de la figure 14.8 sont supportés par l’hypothèse qui stipule que le répresseur lac doit se lier à 2 ou 3 opérateurs pour causer la répression
-Il peut se lier à O1 et O2, ou O1 et O3
-Pas à O2 et O3
-Si O2 ou O3 sont absents, la répression maximale n’est pas accomplie

La liaison du répresseur lac à 2 sites opérateurs necessite que l’ADN forme une loupe.
-Une loupe amène les sites opérateur proches l’un de l’autre
-Ceci facilite la liaison de la protéine répresseur

Figure 14.9