opéron définition
un opéron est un groupe de gènes fonctionnellement liés qui sont contrôlés par un opérateur partagé. Opérons sont constitués de plusieurs gènes regroupés avec un promoteur et d’exploitant. Les opérons sont présents chez les procaryotes (bactéries et archées), mais sont absents chez les eucaryotes. Dans certaines situations, plusieurs opérons sont contrôlés par la même protéine régulatrice; dans ces cas, les opérons forment un régulon. Les opérons ont été identifiés pour la première fois comme mode de contrôle de l’expression des gènes en 1961 par François Jacob et Jacques Monod.,
structure des opérons
Les opérons sont des régions de L’ADN qui contiennent des grappes de gènes apparentés. Ils sont constitués d’une région promotrice, d’un opérateur et de plusieurs gènes apparentés. L’opérateur peut être situé dans le promoteur ou entre le promoteur et les gènes. L’ARN polymérase initie la transcription en se liant à la région promotrice. L’emplacement de l’opérateur est important car sa régulation permet ou empêche la transcription des gènes en ARNm.,
fonction opéron
un opéron est un ensemble complet pour l’expression génique et la synthèse de polypeptides. En combinant les gènes associés, tous les polypeptides nécessaires à une fonction spécifique sont synthétisés en réponse à un seul stimulus. Par exemple, la bactérie Escherichia coli contient un certain nombre de gènes regroupés en opérons et régulons: l’opéron Lac qui est impliqué dans la dégradation du lactose, L’opéron Trp qui est impliqué dans la biosynthèse du tryptophane et L’opéron His qui est impliqué dans la biosynthèse de l’histidine., Ces opérons sont activés lorsque les produits géniques sont nécessaires.
Les opérons peuvent être sous contrôle négatif ou positif. Le contrôle négatif consiste à éteindre l’opéron en présence d’un répresseur; cela peut être répressible ou inductible. Un opéron répressible est un opéron qui est généralement activé mais qui peut être réprimé en présence d’une molécule répressive. Le répresseur se lie à l’opérateur de telle manière que le mouvement ou la liaison de L’ARN polymérase est bloqué et que la transcription ne peut pas se poursuivre. Un opéron inductible est celui qui est généralement éteint., En l’absence d’inducteur, l’opérateur est bloqué par une molécule répressive. Lorsque l’inducteur est présent, il interagit avec la protéine répresseur, il libère de l’opérateur et permettant la transcription de procéder. Les opérons répressibles sont généralement impliqués dans les voies anaboliques, ou la synthèse d’un composant essentiel, tandis que les opérons inductibles sont généralement impliqués dans les voies cataboliques, ou la dégradation d’un nutriment. Le contrôle positif d’un opéron est lorsque l’expression du gène est stimulée par la présence d’une protéine régulatrice.,
Opéron Lac
L’opéron lactose est le classique opéron exemple, et est responsable de la dégradation de la protéine de lait sans lactose. L’opéron lactose est un inductible opéron; en l’absence de lactose, l’opérateur est bloqué par une protéine répresseur. L’opéron est composé d’un promoteur avec opérateur et de trois gènes (lacZ, lacY et lacA) qui codent la β-galactosidase, la perméase et la transacétylase., Les trois gènes sont impliqués dans la dégradation du lactose en ses métabolites: la β-galactosidase décompose le lactose en glucose et galactose, tandis que les deux autres protéines aident au processus métabolique. L’expression de L’opéron Lac est contrôlée par le gène régulateur lacI, situé immédiatement à côté de la région promotrice. LacI code une protéine de répresseur allostérique qui maintient L’opéron Lac « éteint ».
pour l’opéron Lac à être activé, un inducteur de la molécule doit inactiver la protéine répresseur., La molécule inductrice de ce système est l’allolactose, un isomère du lactose. Lorsque le lactose et son isomère sont présents dans la cellule, l’allolactose se lie aux sites allostériques de la protéine répressive, modifiant sa conformation et la rendant inactive. Lorsque la protéine répressive se détache de l’opérateur, L’ARN polymérase peut se lier au promoteur, la transcription peut se produire et les trois gènes de dégradation du lactose peuvent être synthétisés.
La figure montre la structure de l’opéron Lac et du gène répresseur lacR adjacent.,
l’opéron Lac est également sous régulation génique positive. Alors que l’élimination de la protéine répressive en présence de lactose est nécessaire pour la synthèse des gènes lacZ, lacY et lacA, l’expression des gènes restera faible. Le niveau d’expression des gènes est contrôlé par la quantité de la source d’énergie préférée, le glucose, dans la cellule. Ce contrôle est régulé par une protéine régulatrice allostérique, la catabolite activator protein (CAP). Lorsque les niveaux de glucose dans la cellule sont faibles, la molécule organique AMP cyclique est en forte concentration., L’AMP cyclique active le CAP en se liant aux sites allostériques, ce qui fait que le CAP se fixe au promoteur de L’opéron Lac. Contrairement aux protéines répressives, la liaison du CAP à l’opéron Lac stimule l’expression des gènes. Lorsque les niveaux de glucose cellulaire augmentent, les niveaux D’AMP cyclique dans la cellule diminuent et la protéine activatrice se dissocie du promoteur. La Transcription reviendra à de faibles niveaux, ou s’éteindra si la protéine répresseur se rattache à nouveau.
La figure représente L’opéron Lac et la façon dont son expression génique est sous contrôle positif et négatif.,
Opéron Trp
L’opéron Trp est responsable de la synthèse de l’acide aminé trytophan quand il n’est pas disponible dans l’environnement. L’opéron Trp est composé d’un promoteur avec un opérateur et de cinq gènes qui codent des enzymes pour la synthèse du tryptophane. L’opéron Trp est régulé par le gène régulateur trpR, un gène situé à une distance de l’opéron Trp.
L’opéron Trp est un exemple d’opéron répressible; il est activé à moins d’être désactivé par une protéine répressive. La protéine répressive est synthétisée par trpR., Alors que la protéine répressive est toujours présente dans la cellule, elle est synthétisée sous une forme inactive. Lorsqu’un corépresseur est présent, dans ce cas le tryptophane, il se lie à la protéine répressive dans un site allostérique. Cela modifie la conformation de la protéine de telle sorte qu’elle peut se lier à l’opérateur et bloquer la transcription en empêchant la liaison de L’ARN polymérase au promoteur. De cette façon, la cellule économise de l’énergie en ne produisant pas de tryptophane lorsqu’il est déjà présent.,
La figure représente L’opéron Trp avec le gène répresseur, le promoteur, l’opérateur et cinq gènes synthétisant le tryptophane.
Quiz
1. Lequel des organismes suivants contient des opérons?
A. levure
B. les bivalves
C. les arbres
D. les archées
2. Comment l’opéron Lac est-il réglementé?
A., contrôle positif
B. contrôle négatif
C. inductible
D. toutes les réponses
3. Les opérons répressibles sont-ils sous contrôle positif ou négatif?
A. positif
B., négatif