Chapitre 3:

Régulation de la transcription chez les procaryotes

La régulation de l’expression

• Pourquoi l’expression des gènes doit-elle être régulée?

Induction / Repression

• Induction/répression: réponses à l’apparition d’un substrat particulier

• Induction: – En absence de lactose: pas besoin d’enzyme de

métabolisme du lactose– En présence de lactose: induction. L’enzyme est

produite• Répression

– Une enzyme d’E.coli synthétise le tryptophane– En présence de Trp dans le milieu: pas besoin

d’enzyme: répression

L’expérience « Pajama* »: le système répresseur- opérateur(*Pardee, Jacob, Monod, 1961)

(a) Control of β-galactosidase induction . In the wild-type bacteria (i+ z+), the Repressor is produced from the i gene. This blocks transcriptional production of β-galactosidase. The Inducer (galactoside) binds to the Repressor and releases repression, allowing further production. Streptomycin (Sm) is also inhibitory (grey).

(b) The PaJaMa experiment. Genes from the donor (i+ z+) are introduced into an i− z− recipient. - Initially β-galactosidase is produced because the recipient cannot make Repressor. - Then, production of Repressor from the donor i gene is switched on and Repressor accumulates, gradually switching off production of β-galactosidase. - The Inducer is then required to restart production of β-galactosidase. - Choosing streptomycin-sensitive donor cells and streptomycin-resistant recipient cells makes the mated bacteria resistant to streptomycin; thus β-galactosidase is only produced by the mated cells.

Pajama: tous les mutants

normalpas de répressionX lacI+: on restaure repression: action trans

lacOc = lacOconstitutif (ne reconnaît pas Ie rep)

lacIs = lacI mutant insensible à induction(pas réparable!)

Pajama: IPTG

IPTG: analogue du lactose qui contrairement au lactose n’est pasreconnu par beta-gal. Donc reste dans la cellule.

La spécificité de reconnaissance entre répresseur et opérateur n’est pas absolue

2 x 1013 2 x 1010

2 x 106 2 x 106

7 104

Répresseur Répresseur +inducteur

Différenced’affinité

opérateur

autre DNA

“Spécificité” 10

Affinité

Structure of the lac repressor/operator complex.The repressor is a homodimer.

Each subunit is represented by a different color.

Encombrement de l’ARN polymérase bactérienne, de l’ADN et du répresseur du phage λ

La répression catabolique: une régulation positive!

Conditions de régulation

Principes de régulation positive et négative

Contrôle au niveau de la terminaison de la transcription :Arrêt précoce de la transcription

Le modèle d’atténuation

ttrpE

Atte

nu

trpD

trpC

trpB

rpA

ator

regi

on

Lead

er

trp trp

Opéron tryptophane d’ E. coli

Contrôle au niveau de l’initiation de la transcription par le répresseur TrpR

Regulation of the lac operon transcription. (a) by CAP. (b) by lac repressor.

Opéron lactose