Create
Learn
Share

Chap IV information genetique

rename
elodiepayet's version from 2017-12-29 07:24

Section

Question Answer
Définition épisomes les molécules d'ADN comme les plasmides qui peuvent se répliquer indépendamment du chromosome
Y a t il des introns dans les gènes bactériens ? Non
memorize

REPLICATION DU GENOME

Question Answer
La réplication du chromosome est initiéepar la liaison d'une protéine sur une séquence bien précise du génome appelée origine de réplication (oriR)
Rôle des hélicasesséparation des deux brins d'ADN
Le complexe enzymatique comporte- une primase ; la DNA pol III ; DNA pol I et DNA ligase
primaseenzyme responsable de la synthèse d'amorces d'ARN, nécessaires à l'activité de la DNA pol.
la DNA pol IIIqui va synthétiser le brin d'ADN complémentaire, à partir de l'amorce d'ARN
la DNA polymérase Iqui a pour mission d'éliminer les amorces d'ARN par son activité exo- 5' et de les remplacer par de l'ADN
la DNA ligasequi relie entre eux les morceaux d'ADN synthétisés, par des liens covalents.
Forme de réplicationen thêta
Rôle des topo-isomérases de type-I et la DNA gyrase (topo-isomérase de type-II)libèrent les tensions introduites dans la double hélice d'ADN par l'avancée de la fourche de réplication. Ces enzymes permettent de maintenir la topologie de l'ADN localement en introduisant ou en éliminant des super-tours d'hélice.
memorize

REPLICATION DES PLASMIDES

Question Answer
RéplicationCertains plasmides (généralement les plus grands) se répliquent de façon bi- directionnelle (en thêta) comme le chromosome. D'autres plasmides se répliquent par un mécanisme appelé "cercles roulants". Dans ce cas, un des brins du plasmide est ouvert par une endonucléase. L'ADN est progressivement déroulé et les brins complémentaires au brin clivé et au brin circulaire sont formés au fur et à mesure que la molécule se déroule. Le résultat de ce type de réplication est un polymère contenant une série de copies en tandem de l'ADN plasmidique. Ce polymère appelé "concatémère" est ensuite débité en monomères par une endonucléase spécifique.
PartitionOutre leur machinerie de réplication, les plasmides comportent généralement une machinerie de partition qui permet, après réplication, de répartir les plasmides dans chacune des bactéries fille pendant la division cellulaire. Pour certains petits plasmides multicopies, il n'existe pas de système de partition. De par leur grand nombre de copie, au moins une copie se retrouve généralement dans chaque bactérie fille ou elle peut être répliquée.
IncompatibilitéDeux plasmides qui possèdent des systèmes de réplication ou de partition identiques ne peuvent co-exister à long terme dans une bactérie étant donné les interférences qui risquent de survenir de le contrôle du nombre de copies des plasmides ou au moment de la séparation des deux bactéries filles. Ils sont alors qualifiés d' "incompatibles". Par contre, des plasmides "compatibles" (appartenant à des groupes de compatibilité distincts) peuvent co-exister dans une bactérie sans problèmes.
memorize

EXPRESSION DES GENES BACTERIENS

Question Answer
Le gèneLa définition d'un "gène" a évolué au cours du temps. On considère le plus souvent qu'un gène est la région du génome déterminant la synthèse d'un ARN. Le gène comporte les signaux responsables de la transcription de l'ADN en ARN (promoteur et terminateur), et la région "codante", qui sera traduite sous forme de protéine. Certains gènes ne codent pas pour une protéine mais sont responsables de la synthèse de molécules d'ARN comme les ARNs de transfert ou les ARNs ribosomiques.
TranscriptionLa transcription des gènes est assurée par la RNA polymérase. Celle-ci se compose d'une série de sous-unités (α-α-β-β' et σ).Le facteur sigma de la polymérase est responsable de la reconnaissance d'un signal (TATAAT) présent sur la molécule d'ADN: la boîte de Pribnow (ou boîte -10)
memorize
La polymérase transcrit en ARN la région du génome comprise entre un "promoteur" et un "terminateur" de transcription. Chez E. Coli, le promoteur est généralement composé de deux séquences: la boîte -35 et la boîte -10, centrées respectivement sur les nucléotides - 35 et -10 par rapport au site d'initiation de la transcription. La boîte -10 a une séquence proche de TATAAT et est appelée boîte de Pribnow (équivalent de la boîte TATA des promoteurs eucaryotes). La boîte -35 a une séquence proche de TTGACA. La transcription est d'habitude initiée (nucléotide "+1") au niveau d'une purine (A ou G). Le terminateur de transcription est le plus souvent constitué d'une séquence qui peut, sous forme d'ARN simple brin, former une structure en tige-boucle, suivie d'une série de T (U sur l'ARN). Cette structure déstabiliserait la liaison entre le brin d'ARN en cours de synthèse (associé à la RNA pol) et le brin d'ADN qui sert de matrice. Ceci entraînerait le décrochage de la polymérase et l'arrêt de la transcription.
Question Answer
TraductionLa traduction des gènes est assurée par les ribosomes. Il faut noter que les ribosomes bactériens, bien qu'ils remplissent les mêmes fonctions que les ribosomes eucaryotes, diffèrent partiellement de ces derniers. La grande sous-unité du ribosome (50S) est constituée de 2 molécules d'ARN (23S et 5S) et de plus de 30 protéines. La petite sous- unité (30S) comporte un ARN (16S) et plus de vingt protéines. Les gènes codant les ARNs ribosomiques (ADNr) codent pour un précurseur comportant un ARN 16S, un ARN 23S, un ARN 5S et plusieurs ARNs de transfert. Ce précurseur est clivé en ses différents constituants. L'ARN 16S (équivalent de l'ARN 18S des ribosomes eucaryotes) est remarquablement bien conservé du point de vue de l'évolution. Néanmoins, certaines régions sont un peu plus variables. La séquence de l'ARN 16S est aujourd'hui le meilleur critère d'identification et de classification des bactéries.
memorize
Le ribosome est responsable de la traduction des ARNs messagers en protéines. A l'inverse des ARNs messagers eucaryotes, les ARNs messagers procaryotes ne contiennent pas de coiffe à leur extrémité 5' (coiffe au niveau de laquelle la petite sous-unité du ribosome eucaryote se lie, pour scanner ensuite l'ARN de 5' en 3' à la recherche du codon d'initiation de la traduction). La sous-unité 16S possède une séquence complémentaire de la séquence AGGAGG. Cette séquence AGGAGG est appelée séquence de "Shine et Dalgarno" et est séparée de 5 nucléotides du codon d'initiation AUG. Le ribosome reconnaît la séquence Shine et Dalgarno des ARNs messagers par sa sous-unité 16S et initie la traduction au niveau du codon AUG situé 5 nucléotides en aval. La traduction se poursuit jusqu'au codon stop de la phase de lecture (UAA, UAG ou UGA).
Contrairement aux ARNs messagers eucaryotes classiques, les ARNs messagers bactériens peuvent coder pour plusieurs protéines distinctes. On dit alors qu'ils sont polycistroniques. Chaque région codante est alors précédée d'une séquence de Shine et Dalgarno qui permet au ribosome d'initier la traduction du cadre de lecture situé directement en aval.

Regulation de la transcription

Question Answer
Lorsque les gènes co-régulés sont rassemblés sur une unité de transcriptionopéron
lorsque les gènes co-régulés sont dispersés dans le génomerégulon
memorize

Opéron lactose

Question Answer
L'opéron lactose est constitué de deux unités de transcriptionlacI et lacZ-lacY-lacA
L'autre ARN messager, qui code pour les protéines LacZ (β-galactosidase), LacY (lactose perméase) et LacA (lactose transacétylase) est expriméà partir d'un promoteur dont l'activité est régulable par un opérateur (O).
Définition de l'opérateurest une séquence d'ADN qui chevauche la région du promoteur de transcription (P)
La β-galactosidase (LacZ)clive le lactose en glucose et galactose
La lactose perméase (LacY)ermet le transport des molécules de lactose vers le cytoplasme (voir chapitre sur l'importation des protéines)
memorize
Le répresseur LacI est exprimé de quelle façon ? constitutive
Question Answer
LacIl forme des tétramères qui se fixent sur l'ADN au niveau de la séquence opérateur (O). Lorsque le répresseur est lié à l'opérateur, il empêche la transcription de l'opéron lacZ-Y-A par la RNA polymérase. Néanmoins, cette répression n'est pas absolue, ce qui permettrait à la bactérie d'exprimer très faiblement les gènes de cet opéron.
memorize
Lorsque du lactose est présent dans le milieu de culture, comment peut- il atteindre le cytoplasme bactérien ? via les porines et la lactose perméase (LacY) présente en faible quantité.
Lorsque du lactose est présent dans le milieu de culture, mécanisme ? En se liant à LacI, le lactose modifie la conformation de celui-ci et l'empêche de se fixer sur l'opérateur. Dès lors, la transcription de l'opéron lacZ-Y-A est "déréprimée". Ces enzymes seront alors exprimées tant qu'il y a du lactose disponible dans le milieu de culture. Quand le lactose est consommé, la transcription des gènes est immédiatement réprimée. Les enzymes persistent encore un moment du fait de leur plus long temps de 1/2 vie.
La répression catabolique :Ce phénomène régule l'expression de l'opéron lactose en fonction de la présence de glucose. Lorsqu'il n'y a pas de glucose dans le milieu, d'autres voies métaboliques sont activées, notamment la voie de dégradation du lactose qui fournit du glucose. Ce mécanisme de régulation ne porte pas très bien son nom dans le sens qu'il correspond plutôt à une activation de la transcription de l'opéron lactose lorsqu'il n'y a pas de glucose plutôt qu'à une répression de la transcription en présence de glucose.
Question Answer
En absence de glucoseles enzymes participant au transport de ce sucre (glucose perméase - translocation de groupe) se retrouvent plus durablement à l'état phosphorylé. Une de ces enzymes (IIa) active alors l'adénylate cyclase qui catalyse la synthèse d'AMP cyclique. L'AMP cyclique ainsi formé s'associe avec la protéine CAP (ou CRP). Le complexe CAP- AMPc se fixe alors sur une séquence située dans le promoteur de transcription de l'opéron et active le recrutement de l'ARN polymérase.
systèmes à deux composants » ou aussi « phosphorelays »basé sur la phosphorylation des protéines
Ces systèmes de régulation impliquent au moins deux protéinesun senseur inséré dans la membrane interne et une protéine régulatrice qui reçoit le signal du senseur membranaire et agit sur le génome pour réguler la transcription des gènes concernés
memorize
  La porine OmpF est exprimée où? dans un milieu dont l’osmolarité est faible.
Question Answer
Lorsque la force osmotique (p.ex. la salinité) du milieu augmente, la bactérie exprime quelle porine ?la porine OmpC dont les pores sont plus étroits et laissent passer moins de solutés.
Les deux composants du système sontEnvZ et OmpR
EnzVst le senseur d’osmolarité. Il s’agit d’une protéine transmembranaire enchassée dans la membrane interne. e la bactérie, le domaine « senseur » de cette protéine étant localisé du côté périplasmique et le domaine régulateur du côté cytoplasmique. Suite à la détection d’un signal, le domaine cytoplasmique, qui possède une activité de kinase, est autophosphorylé sur une Histidine.
OmpRest la protéine régulatrice cytoplasmique, qui transmet le signal entre EnvZ (membrane interne) et les gènes régulés par le système
Que fait EnzV activé ?recrute OmpR
régulonLorsque plusieurs gènes distants les uns des autres sont placés sous le contrôle d'un même régulateur
Le régulon SOSest un ensemble de 17 gènes (lexA, recA, uvrA, uvrB, sulA...) distribués sur le chromosome et contrôlés par un répresseur commun = LexA
LexAlexA fait aussi partie du régulon. Il est donc auto-régulé. Tous les gènes contrôlés par le répresseur LexA participent de près ou de loin aux mécanismes de réparation de l'ADN mis en jeu, par exemple, par suite de dommages causés par les rayons UV
Le dommage causé à l'ADN est détecté par quelle protéine ?la protéine RecA
Mécanisme RecACette enzyme connue pour participer à des mécanismes de recombinaison homologue (d'ou son nom de Rec), se fixe à l'ADN monocaténaire qui apparaît au cours de la réplication de régions d'ADN endommagées. La fixation de RecA sur l'ADN simple brin active une activité protéolytique de cette protéine. la protéase RecA clive alors le répresseur LexA ainsi que d'autres protéines comme le répresseur du phage lambda. Le clivage de LexA lève alors la répression exercée par cette protéine au niveau des promoteurs de tous les gènes du régulon SOS
Définition des « petits ARNs »ARNs régulateurs dont la taille varie de 40 à 400 nt.
Rôle des "petits ARNs"Bien qu’ils puissent parfois contrôler la transcription des gènes ou même la réplication des génomes, ils sont le plus souvent impliqués dans le contrôle de la traduction des ARNs messagers
Mécanismes des "petits ARNs"Ces petits ARNs s’apparient, par complémentarité de séquence, aux ARNm qu’ils ciblent
Une protéine appelée Hfq contribueau processus en facilitant les interactions ARN- ARN ainsi que les modifications de conformation de l’ARN.
memorize

LA NOTION DE MUTATION

Question Answer
transitionremplacement d'une purine par une autre purine (A <-> G) ou d'une pyrimidine par une pyrimidine (C <->T)
transversionremplacement d'une purine par une pyrimidine ou vice versa
délétionperte d'un nucléotide
addition ou insertioninsertion de nucléotides dans une séquence
memorize
  translocation: déplacement de régions d'ADN
Question Answer
Les mutations "ponctuelles"ne touchent qu'un nucléotide
Il faut noter que, même les mutations ponctuelles peuvent avoir une répercussion importante sur l'expression de protéines- elles peuvent modifier un codon de manière à changer l'acide aminé qui sera introduit dans la protéine (mutation faux-sens) ou introduire un codon stop dans une région codante (mutation non-sens), ce qui se traduira par la synthèse d'une protéine tronquée. - les délétions ou insertions ponctuelles peuvent introduire un décalage du cadre de lecture ("frame-shift") qui se traduira par la synthèse d'une protéine dont la partie synthétisée à partir du site de mutation sera totalement différente de la séquence normale puisque le ribosome se retrouve sur une autre phase de lecture. - elles peuvent affecter le fonctionnement d'un promoteur, d'un opérateur...
memorize

LES BACTERIOPHAGES

Question Answer
Les "bactériophages" ou "phages"virus qui infecte les bactéries
Le bactériophage lambda produit un cycle de réplication"lytique"
"lytique"lyse de la bactérie infectée qui relargue alors une quantité de virions néoformés prêts à infecter les bactéries voisines. Le phage lambda peut également infecter les bactéries sans établir de cycle lytique.
memorize