Gène régulateur

Un gène régulateur , régulateur ou gène régulateur est un gène impliqué dans le contrôle de l’ expression d’un ou plusieurs autres gènes. Les séquences régulatrices , qui codent pour les gènes régulateurs, se trouvent souvent aux cinq extrémités principales (5′) du site de départ de la transcription du gène qu’elles régulent. De plus, ces séquences peuvent également être trouvées aux trois extrémités principales (3′) du site d’initiation de la transcription . Dans les deux cas, que la séquence régulatrice se produise avant (5′) ou après (3′) le gène qu’elle régule, la séquence est souvent de plusieurs kilobasesloin du site de début de la transcription. Un gène régulateur peut coder une protéine ou agir au niveau de l’ARN , comme dans le cas des gènes codant pour les microARN . Un exemple de gène régulateur est un gène qui code pour une Protéine répresseur qui inhibe l’activité d’un opérateur (un gène qui se lie aux protéines répresseurs inhibant ainsi la traduction de l’ARN en protéine via l’ARN polymérase ). ^[1]

Voie de régulation des gènes

Chez les Procaryotes , les gènes régulateurs codent souvent pour des protéines répresseurs . Les protéines répresseurs se lient aux opérateurs ou aux promoteurs , empêchant l’ARN polymérase de transcrire l’ARN. Ils sont généralement exprimés en permanence, de sorte que la cellule dispose toujours d’un approvisionnement en molécules répresseurs. ^[2] Les inducteurs font que les protéines répresseurs changent de forme ou deviennent autrement incapables de se lier à l’ADN , permettant à l’ARN polymérase de continuer la transcription. Les gènes régulateurs peuvent être situés à l’intérieur d’un opéron , adjacents à celui-ci ou éloignés de celui-ci. ^[3]

D’autres gènes régulateurs codent pour des protéines activatrices . Un activateur se lie à un site sur la molécule d’ADN et provoque une augmentation de la transcription d’un gène voisin. Chez les Procaryotes, une Protéine activatrice bien connue est la Protéine activatrice des catabolites (CAP), impliquée dans le contrôle positif de l’ opéron lac .

Dans la régulation de l’expression des gènes , étudiée en biologie évolutive du développement (evo-devo), les activateurs et les répresseurs jouent des rôles importants. ^[4]

Les gènes régulateurs peuvent également être décrits comme des régulateurs positifs ou négatifs, en fonction des conditions environnementales qui entourent la cellule. Les régulateurs positifs sont des éléments régulateurs qui permettent à l’ARN polymérase de se lier à la région promotrice, permettant ainsi à la transcription de se produire. Au niveau de l’opéron lac, le régulateur positif serait le complexe CRP-AMPc qui doit être lié à proximité du site de début de transcription des gènes lac. La liaison de ce régulateur positif permet à l’ARN polymérase de se lier avec succès au promoteur de la séquence du gène lac qui fait avancer la transcription des gènes lac ; lac Z , lac Y et lac A. Les régulateurs négatifs sont des éléments régulateurs qui obstruent la liaison de l’ARN polymérase à la région promotrice, réprimant ainsi la transcription. En termes d’opéron lac, le régulateur négatif serait le répresseur lac qui se lie au promoteur dans le même site que l’ARN polymérase se lie normalement. La liaison du répresseur lac au site de liaison de l’ARN polymérase inhibe la transcription des gènes lac. Ce n’est que lorsqu’un corépresseur est lié au répresseur lac que le site de liaison sera libre pour que l’ARN polymérase effectue la transcription des gènes lac. ^{[5] [6] [7]}

Éléments de régulation génétique

Les promoteurs résident au début du gène et servent de site où la machinerie de transcription s’assemble et où la transcription du gène commence. Les amplificateurs activent les promoteurs à des endroits, des moments et des niveaux spécifiques et peuvent être simplement définis comme les « promoteurs du promoteur ». On pense que les silencieux désactivent l’expression des gènes à des moments et à des endroits spécifiques. Les isolants, également appelés éléments limites, sont des séquences d’ADN qui créent des limites cis-régulatrices qui empêchent les éléments régulateurs d’un gène d’affecter les gènes voisins. Le dogme général est que ces éléments régulateurs sont activés par la liaison de facteurs de transcription, des protéines qui se lient à des séquences d’ADN spécifiques et contrôlent la transcription de l’ARNm . Il pourrait y avoir plusieurs facteurs de transcription qui doivent se lier à un élément régulateur afin de l’activer. De plus, plusieurs autres protéines, appelées cofacteurs de transcription, se lient aux facteurs de transcription eux-mêmes pour contrôler la transcription. ^{[8] [9]}

Régulateurs négatifs

Les régulateurs négatifs agissent pour empêcher la transcription ou la traduction. Des exemples tels que cFLIP suppriment les mécanismes de mort cellulaire conduisant à des troubles pathologiques comme le cancer , et jouent ainsi un rôle crucial dans la résistance aux médicaments . Le contournement de ces acteurs est un défi dans le traitement du cancer . ^[10] Les régulateurs négatifs de la mort cellulaire dans le cancer comprennent cFLIP , Bcl ₂ family , Survivin , HSP , IAP , NF-κB , Akt , mTOR et FADD . ^[dix]

Détection

Il existe plusieurs techniques différentes pour détecter les gènes régulateurs, mais parmi les nombreuses, certaines sont utilisées plus fréquemment que d’autres. L’un de ces quelques-uns s’appelle ChIP-chip. ChIP-chip est une technique in vivo utilisée pour déterminer les sites de liaison génomique pour les facteurs de transcription dans les régulateurs de réponse du système à deux composants. Un test basé sur un microréseau in vitro (puce DAP) peut être utilisé pour déterminer les cibles géniques et les fonctions des systèmes de transduction de signal à deux composants . Ce test tire parti du fait que les régulateurs de la réponse peuvent être phosphorylés et donc activés in vitro à l’aide de donneurs de petites molécules comme l’acétylphosphate . ^{[11] [12]}

Empreinte phylogénétique

L’empreinte phylogénétique est une technique qui utilise plusieurs alignements de séquences pour déterminer les emplacements des séquences conservées telles que les éléments régulateurs. Outre les alignements de séquences multiples, l’empreinte phylogénétique nécessite également des taux statistiques de séquences conservées et non conservées. En utilisant les informations fournies par les alignements de séquences multiples et les taux statistiques, on peut identifier les motifs les mieux conservés dans les régions orthologues d’intérêt. ^{[13] [14]}

Références

1. ^ “Gène régulateur – Biologie-Dictionnaire en ligne” . www.biology-online.org . Récupéré le 06/02/2016 .
2. ^ Campbell Biology—Concepts et connexions 7e édition . Éducation Pearson. 2009. pp. 210–211.
3. ^ Mayer, Gène. “BACTÉRIOLOGIE – CHAPITRE NEUF MÉCANISMES DE RÉGULATION GÉNÉTIQUE” . Microbiologie et immunologie en ligne . École de médecine de l’Université de Caroline du Sud . Récupéré le 30 décembre 2012 .
4. ^ Suzuki, David (2005). Introduction à l’analyse génétique . San Francisco : WH Freeman. ISBN 978-0-7167-4939-4.
5. ^ Casadaban, Malcolm J. (1976-07-05). “Régulation du gène régulateur de la voie de l’arabinose, araC”. Tourillon de biologie moléculaire . 104 (3): 557–566. doi : 10.1016/0022-2836(76)90120-0 . PMID 781294 .
6. ^ Wong, Oi Kwan; Guthold, Martin; Érié, Dorothy A; Gelles, Jeff (2008). “Boucles Interconvertibles Répresseur Lac-ADN Révélées par des Expériences sur une Seule Molécule” . PLOS Biologie . 6 (9) : e232. doi : 10.1371/journal.pbio.0060232 . PMC 2553838 . PMID 18828671 .
7. ^ Jiang, Xiaofeng; Pan, Hui ; Nabhan, Joseph F.; Krishnan, Ramaswamy ; Koziol-White, Cynthia ; Panettieri, Reynold A.; Lu, Quan (2012-05-01). “Un nouvel écran ARNi dérivé d’EST révèle un rôle essentiel pour la farnésyl diphosphate synthase dans l’internalisation et la régulation à la baisse des récepteurs β2-adrénergiques” . La revue FASEB . 26 (5) : 1995–2007. doi : 10.1096/fj.11-193870 . ISSN 0892-6638 . PMC 3336790 . PMID 22278941 .
8. ^ Khan, Arshad H.; Lin, Andy ; Smith, Desmond J. (2012-09-24). “Découverte et caractérisation d’éléments de régulation transcriptionnels exoniques humains” . PLOS ONE . 7 (9) : e46098. Bibcode : 2012PLoSO…746098K . doi : 10.1371/journal.pone.0046098 . ISSN 1932-6203 . PMC 3454335 . PMID 23029400 .
9. ^ Ahituv, Nadav (2012). Ahituv, Nadav (éd.). Éléments de régulation génétique . Séquences de régulation des gènes et maladies humaines (2012) . doi : 10.1007/978-1-4614-1683-8 . ISBN 978-1-4614-1682-1. S2CID 40483427 .
10. ^ ^{un b} Razaghi, Ali; Heimann, Kirsten; Schaeffer, Patrick M.; Gibson, Spencer B. (2018-01-10). « Régulateurs négatifs des voies de mort cellulaire dans le cancer : perspective sur les biomarqueurs et les thérapies ciblées ». Apoptose . 23 (2): 93-112. doi : 10.1007/s10495-018-1440-4 . ISSN 1360-8185 . PMID 29322476 . S2CID 3424489 .
11. ^ Kogelman, Lisette JA; Cirera, Suzanne; Zhernakova, Daria V; Fredholm, Merete; Franke, Lude ; Kadarmideen, Haja N (2014-09-30). “Identification des réseaux de gènes de co-expression, des gènes régulateurs et des voies de l’obésité sur la base du séquençage de l’ARN du tissu adipeux dans un modèle porcin” . Génomique médicale BMC . 7 : 57. doi : 10.1186/1755-8794-7-57 . ISSN 1755-8794 . PMC 4183073 . PMID 25270054 .
12. ^ Rajeev, Lara; Luning, Eric G.; Mukhopadhyay, Aindrila (2014). “Méthode de puce purifiée par affinité d’ADN (puce DAP) pour déterminer les cibles génétiques pour les systèmes de régulation bactériens à deux composants | Protocole” . Journal des expériences visualisées (89) : e51715. doi : 10.3791/51715 . PMC 4233932 . PMID 25079303 . Récupéré le 08/04/2016 .
13. ^ Satija, Rahul; Novák, Adam; Miklós, Istvan ; Lyngso, Rune ; Hein, Jotun (2009-08-28). “BigFoot : alignement bayésien et empreinte phylogénétique avec MCMC” . Biologie évolutive BMC . 9 : 217. doi : 10.1186/1471-2148-9-217 . ISSN 1471-2148 . PMC 2744684 . PMID 19715598 .
14. ↑ Blanchette, Mathieu ; Tompa, Martin (2002-05-01). “Découverte d’éléments de régulation par une méthode de calcul pour l’empreinte phylogénétique” . Recherche sur le génome . 12 (5): 739–748. doi : 10.1101/gr.6902 . ISSN 1088-9051 . PMC 186562 . PMID 11997340 .

Liens externes

• Base de données des facteurs de transcription des plantes
• Regulator+Gene à la US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
• http://www.news-medical.net/life-sciences/Gene-Expression-Techniques.aspx
• http://www.britannica.com/science/regulator-gene
• https://www.boundless.com/biology/textbooks/boundless-biology-textbook/gene-expression-16/regulation-of-gene-expression-111/procaryotic-versus-eukaryotic-gene-expression-453-11678/