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LA REGULATION DE LEXPRESSION DES GENES Année universitaire 2010/2011 DR. OULDJAOUI AHMED.

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1 LA REGULATION DE LEXPRESSION DES GENES Année universitaire 2010/2011 DR. OULDJAOUI AHMED

2 biochimique l'information héréditaire stockée dans un gène est lue pour aboutir à la fabrication de molécules qui auront un rôle actif dans le les protéines ou les ARN. Lexpression génétique désigne le processus biochimique par lequel l'information héréditaire stockée dans un gène est lue pour aboutir à la fabrication de molécules qui auront un rôle actif dans le fonctionnement cellulaire, comme les protéines ou les ARN. INTRODUCTION

3 QUEST-CE QUUN OPÉRON ? Un opéron est une unité régulée dexpression des gènes dans laquelle on trouve un ensemble de gènes structuraux, sous le contrôle dun système régulateur unique. Les gènes structuraux sont transcrits à partir d'une région "opérateur - promoteur" commune, sous la forme d'un ARN messager unique, appelé ARNm polycistronique, qui sera traduit en protéines différentes (apparentées). Cet opéron est contrôlé par une protéine de régulation (répresseur ou activateur) codée par un gène de régulation spécifique. NOTION DOPÉRON

4 Chez les procaryotes Opérons inductibles, signifie que expression des gènes est contrôlée par le substrat de la voie métabolique. Opérons inductibles, signifie que lexpression des gènes est contrôlée par le substrat de la voie métabolique. Opérons répressiblessignifie que expression des gènes est contrôlée par le produit final de la voie de biosynthèse. Opérons répressibles, signifie que lexpression des gènes est contrôlée par le produit final de la voie de biosynthèse.

5 Induction « Opéron Lactose » Synthèse des enzymes nécessaires au métabolisme du lactose Chez les procaryotes Répression « Opéron Tryptophane » Synthèse des enzymes impliquées dans la biosynthèse du tryptophane

6 Structure de lopéron « lac » L'opéron lactose d'Escherichia coli a une longueur de pb. Il est constitué des éléments suivants : 3 gènes structuraux : lacZ, lacY et lacA. Des éléments régulateurs, promoteur P et opérateur O, agissant en cis. 1 gène régulateur, lacI, possédant son propre promoteur et localisé en amont de lopéron lac.

7 Structure de lopéron « lac » 3 gènes structuraux : lacZ: la β-galactosidase: hydrolyse le lactose en ses sucres constitutifs. lacY: la lactose perméase: transport du lactose à lintérieur de la cellule. lacA: la transacétylase: hydrolyse du lactose 1 gène régulateur: lacI: la protéine répresseur lac.

8 STRUCTURE DU LACTOSE Liaison β-galactosidique. β-galactosidase lactose galactose glucose

9 ALLOLACTOSE EST L'INDUCTEUR La β-galactoside transacétylase, enzyme de masse moléculaire 60 kDa transformant le lactose β,1-4 en allolactose β,1-6 par transglycosylation lactose β,1-4 allolactose β,1-6

10 l'organisation de l'opéron lactose.

11 Synthèse du répresseur.

12 Régulation négative de la transcription.

13 Levée de l'inhibition de la transcription.

14 Répression catabolique, régulation positive.

15 Contrôle de lopéron Arabinose

16 Organisation de lopéron Trp dE. coli

17 Opéron « trp » Milieu riche en Milieu riche en tryptophane : - fixation du tryptophane sur le répresseur. - fixation du répresseur sur opérateur. lopérateur. - transcription bloquée. Milieu pauvre en Milieu pauvre en tryptophane : - absence de linducteur (tryptophane). - le répresseur ne se fixe pas sur opérateur. - le répresseur ne se fixe pas sur lopérateur. - transcription aura lieu. Le produit final de la transcription de lopéron « trp » est lacide aminé tryptophane est un corépresseur.

18 MECANISME DATTÉNUATION L'atténuation est une terminaison prématurée de la transcription. L'atténuation est provoquée par un terminateur facultatif qui est situé au début de l'unité de transcription de l'opéron et que l'on appelle Atténuateur.

19 Opéron « trp »

20 Opéron « trp » Latténuation Latténuation repose sur le fait que transcription et traduction sont simultanées chez les bactéries. Cest la position du ribosome en cours de traduction qui va déterminer la suite des évènements: ­ Atténuation et arrêt de la transcription ­ Poursuite de la transcription.

21 L'atténuateur de l'opéron tryptophane est une séquence nucléotidique ARN de 162 bases, située à l'extrémité 5' de l'ARNm polycistronique. Cette séquence est donc synthétisée à partir du promoteur de l'opéron trp avant la séquence codante du gène trpE. Elle comprend une séquence codante, comprise entre les nucléotides 27 à 68 (codon d'initiation AUG à codon stop UGA) permettant la synthèse d'un peptide de 14 acides aminés de longueur : dont deux codons tryptophane (en positions 10 et 11, c'est-à-dire quasiment à la fin de la séquence codante). Opéron « trp » Latténuation

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23 ARNm LEADER TRP séquence 1 séquence 2 séquence 3 séquence 4 peptide leader séquence de pause séquence trpE 4 séquences nucléotidiques (notées 1, 2, 3 et 4) sont des séquences palindromiques qui peuvent conduire à la formation de structures ARN « en épingles à cheveux ». 5

24 Opéron « trp » Latténuation Le ribosome pourra avoir deux positions sur lARNm et selon ces positions, il pourra y avoir formation de deux types de structures en épingle à cheveux différentes: ­ position A: formation dune boucle 2/3 boucle dantiterminaison. ­ position B: formation dune boucle 3/4 boucle de terminaison.

25 En absence de TRP: -freinage par absence dARNt-TRP -épingle à cheveux 2/3 -il y a synthèse de lARNm En présence de [trp] moyenne: - pas de freinage -épingle à cheveux 3/4 -terminaison de la transcription Opéron « trp » Latténuation

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27 Chez les eucaryotes 5 niveaux de régulation: Chromatinien. Transcriptionnel. Post transcriptionnel. Traductionnel. Post traductionnel.

28 Chez les eucaryotes Niveau chromatinien: ­ Acétylation des histones. ­ Méthylation des cytosines. Niveau transcriptionnel: ­ Choix du promoteur. ­ Facteurs transcriptionnnnnels. Niveau post transcriptionnel: ­ Epissage alternatif. ­ Durée de vie de lARNm. ­ Lédition. Niveau traductionnel: ­ Protéine activatrice ou répressive. Niveau post traductionnel: ­ Modifications covalentes. ­ Coupures.

29 Merci pour votre attention


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