Signalisation Bactérienne et Végétale
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Questions and Answers

Quel rôle jouent les ligands sécrétées par les bactéries ?

  • Elles participent à la photosynthèse.
  • Elles déclenchent la compétence des bactéries. (correct)
  • Elles renforcent la paroi cellulaire.
  • Elles accélèrent la dégradation de l'ADN.
  • Quel est le premier pas dans le processus de communication cellulaire chez les bactéries ?

  • Activation ou répression des gènes.
  • Phosphorylation du récepteur.
  • Interaction ligand/récepteur. (correct)
  • Transduction du signal.
  • Quelle est la conséquence de la phosphorylation d'un récepteur chez les bactéries ?

  • Inhibition de la mobilité des bactéries.
  • Modification de la structure tridimensionnelle du récepteur. (correct)
  • Changement de la fonction enzymatique de l'ADN.
  • Augmentation de la reproduction cellulaire.
  • Pourquoi les bactéries modifient-elles l'expression génique ?

    <p>Pour s'adapter à leur environnement et à leurs nutriments. (D)</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce qui change dans la structure des molécules phosphorylées ?

    <p>Leur interaction avec d'autres molécules change. (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel type de récepteur libère le facteur sigma sans phosphorylation ?

    <p>Récepteur de séquestration d'un facteur sigma (B)</p> Signup and view all the answers

    Quels types de kinases sont présents chez les bactéries et les archées ?

    <p>Histidine Kinases et autres kinases (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le pourcentage de phosphorylations de Ser dans l'Eucaryote métazoaire ?

    <p>86% (C)</p> Signup and view all the answers

    Quels acides aminés sont les plus souvent phosphorylés dans les domaines du vivant ?

    <p>pHis, pSer, pThr, et pTyr (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la principale caractéristique des Bactérial Tyrosine-Kinases (BY-K) ?

    <p>Elles ne se ressemblent pas aux Tyr-Kinases des eucaryotes (A)</p> Signup and view all the answers

    Comment se transmet le signal à travers la membrane plasmique?

    <p>Via l'association des hélices transmembranaires (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les propriétés des acides aminés impliqués dans la transmission du signal?

    <p>Ils peuvent être polaires chargés ou non (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel modèle ne fait pas partie des trois modèles actuels de transmission du signal?

    <p>Modèle de torsion (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel domaine est souvent riche en acides aminés polaires dans la transmission du signal?

    <p>Domaine cytoplasmique (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelles réactions catalytiques sont menées par la partie C-terminal de l'Histidine Kinase?

    <p>Déphosphorylation et transfert de phosphate sur le RR (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle principal de l'ATP dans le fonctionnement de l'Histidine Kinase?

    <p>Donner de l'histidine aux kinases (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la fonction du domaine DHp dans l'Histidine Kinase?

    <p>Domaine de dimérisation et de transfert de phosphore (A)</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi les acides aminés du linker sont importants?

    <p>Ils montrent un changement de compartiment (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel effet a un fort niveau de PO sur l'activation d'OmpR-P ?

    <p>Active OmpF et OmpC (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est une caractéristique d'un système hybride ou phosphorelais ?

    <p>Composé de plusieurs sauts (B)</p> Signup and view all the answers

    Où les Histidine-Kinases sont-elles connues en dehors des bactéries ?

    <p>Surtout chez les archées et les levures (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel rôle principal joue l'HPT dans la signalisation des eucaryotes ?

    <p>Phosphoryler le RR et agir sur le promoteur du gène (C)</p> Signup and view all the answers

    Comment s'effectue la régulation du métabolisme des bactéries ?

    <p>En fonction de la balance de l'oxygène et du nitrate (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel rôle joue le domaine receveur REC dans le régulateur de réponse ?

    <p>Il régule l'activité de l'effecteur. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'effet des protéines auxiliaires dans un phosphorelais ?

    <p>Elles modulent l'autophosphorylation et l'activité phosphatase (B)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la caractéristique de l'autophosphorylation dans les systèmes à deux composants ?

    <p>Elle a un temps de réaction très lent, supérieur à 1 minute. (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle localisation n'est PAS associée aux protéines auxiliaires ?

    <p>Noyau (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle de la lipoprotéine accessoire RscF dans l'interaction plante/bactérie ?

    <p>Activer un signal inconnu (D)</p> Signup and view all the answers

    Qu'indique la structure des régulateurs de réponse ?

    <p>17% des RR possèdent un seul domaine. (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle activité enzymatique est associée à 21% des domaines effecteurs ?

    <p>Formation du di-GMP. (D)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est une fonctionnalité unique de l'activité des histidines kinases bactériennes ?

    <p>Elles agissent comme des enzymes bifonctionnelles. (C)</p> Signup and view all the answers

    La phosphorylation est-elle toujours nécessaire pour l'activation du régulateur de réponse ?

    <p>Non, parfois la forme non-phosphorylée active le récepteur. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel élément est transféré durant la phosphotransfert dans un système à deux composants ?

    <p>Phosphate de l'His vers l'acide aspartique. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle proportion des régulateurs de réponse lie l'ADN selon le contenu fourni ?

    <p>60% (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle de l'histidine dans le mécanisme d'autophosphorylation de l'histidine kinase?

    <p>Elle capture un groupement g-phosphate de l'ATP. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle influence a la courbure de l'hélice 2 sur le domaine CA lors de l'autophosphorylation?

    <p>Elle provoque un contact entre le domaine CA et l'histidine. (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel type de système de travail est décrit comme 'travail en Cis'?

    <p>Il se déroule sur un seul brin d'ADN dans une zone spécifique. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le principal facteur qui conduit à la transition de l'histidine kinase à sa forme active?

    <p>L'autophosphorylation de l'histidine. (A)</p> Signup and view all the answers

    Que représente l'AA jaune dans le contexte de l'histidine kinase?

    <p>Il maintient la conformation active de l'enzyme. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel changement se produit dans l'hélice 2 lors de la transmission du signal?

    <p>Une courbure de 1,5 tour. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quels ions sont mentionnés comme ayant un effet sur le modèle de transduction de signal?

    <p>Cu et Ag. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel événement est associé à la perte de contact entre les AA du domaine CA et du domaine Dhp?

    <p>Le déroulement local sur l'hélice 1. (C)</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Signalisation bactérienne

    Lorsque les bactéries modifient leur comportement ou leur expression génétique en fonction de leur environnement.

    Ligands

    Molécules qui déclenchent une réponse dans une cellule.

    Récepteurs

    Molécules qui reçoivent les signaux et déclenchent une cascade de réactions.

    Transduction du signal

    Transfert du signal dans la cellule, souvent par phosphorylation.

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    Régulation de l'expression des gènes

    L'activation ou la désactivation des gènes en réponse à un signal.

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    Phosphotransfert

    Le mécanisme de transfert du phosphate de l'histidine sur l'acide aspartique pour activer le régulateur de réponse (RR).

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    Autophosphorylation

    La propriété d'une Histidine Kinase (HK) à catalyser sa propre phosphorylation sur l'histidine.

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    Domaine receveur (REC)

    Le domaine N-terminal du Régulateur de Réponse (RR), qui interagit avec l'Histidine Kinase (HK) et porte le site de phosphorylation sur un résidu d'aspartate.

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    Domaine effecteur

    Le domaine C-terminal du RR, assurant diverses fonctions comme la liaison à l'ADN, l'activité enzymatique ou la liaison à des protéines.

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    Liaison du RR à l'ADN

    Le RR est présent sous forme de dimère avec deux sous-unités phosphorylées.

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    Rôle de la phosphorylation du RR

    Dans certains cas, la phosphorylation du RR est indispensable à l'activation du récepteur et à l'expression des gènes.

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    RR bifonctionnels

    Certains RR sont bifonctionnels, participant à la fois à la phosphorylation et à la déphosphorylation.

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    Cascade de phosphorylation

    Une HK phosphoryle une histidine sur un RR, qui ensuite phosphoryle un autre RR, créant une cascade de signal.

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    Température cellulaire et fluidité de la membrane

    La variation de température d'une cellule peut se produire par des modifications de la fluidité de la membrane.

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    Transmission de signaux par la membrane plasmique

    La membrane plasmique, qui entoure la cellule, joue un rôle crucial dans la transmission des signaux depuis l'extérieur vers l'intérieur.

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    Direction de transmission du signal

    Le signal extra-cellulaire ou périplasmique est relayé par la membrane plasmique. La transmission se fait du N-terminale vers le C-terminale du récepteur, impliquant les hélices transmembranaires et des acides animés polaires.

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    Modèles de transmission du signal

    Trois modèles expliquent comment les signaux se propagent à travers la membrane :

    • Piston : une hélice glisse par rapport à l'autre, transmettant l'information au cytoplasme.
    • Ciseau : une ouverture et fermeture.
    • Rotation : un mouvement rotatif similaire aux engrenages.
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    Connecteur du récepteur

    La zone structurale entre la partie transmembranaire et cytoplasmique du récepteur est appelée connecteur. L'hélice 2 du détecteur se prolonge par un domaine cytoplasmique, souvent riche en acides aminés polaires, qui transmet le signal.

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    Domaine HAMP

    Certains domaines cytoplasmiques spécifiques, comme HAMP, sont impliqués dans la transmission du signal. HAMP est un domaine de 30 acides aminés, organisé en deux hélices enroulées, qui forme un dimère de quatre hélices alpha.

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    Histidine kinases

    Les histidine kinases sont des enzymes qui phosphorylent des molécules d'histidine, un processus important dans la signalisation cellulaire. Elles sont composées de deux domaines : DHp et CA.

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    Domaine DHp

    Le domaine DHp des histidine kinases contient le site catalytique qui catalyse trois réactions : l'auto-phosphorylation, la phosphorylation de l'histidine et le phosphotransfert vers le RR.

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    Système à deux composants

    Un système de régulation bactérien composé de deux composants : un capteur (HK) qui réagit à un stimulus et un régulateur de réponse (RR) qui déclenche une réponse cellulaire.

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    OmpR-P

    Le régulateur de réponse lorsqu'il est phosphorylé. Il active l'expression de certains gènes et inhibe l'expression d'autres gènes.

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    Système hybrides ou phosphorelais

    Un système à deux composants bactérien plus complexe qui implique plusieurs protéines dans la transduction du signal.

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    Histidine phosphotransferase (HTP)

    Une protéine qui catalyse le transfert de phosphate sur le régulateur de réponse.

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    Interconnexion de systèmes de régulation

    Lorsque plusieurs systèmes de régulation cellulaire interagissent pour coordonner la réponse à différents stimuli.

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    Rôle des protéines auxiliaires dans les systèmes à deux composants

    La régulation de l'activité du récepteur par des protéines auxiliaires.

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    Localisation des protéines auxiliaires

    Les systèmes de régulation bactériens peuvent être situés à différents endroits dans la cellule et répondre à différents stimuli.

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    Complexité de la régulation bactérienne

    Les bactéries, malgré leur unicellularité, possèdent des systèmes de régulation complexes.

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    Famille des HTPases_c

    Famille de protéines transmembranaires impliquées dans la transduction du signal. Leur domaine CA (cytosolique) est responsable de la liaison et de l'hydrolyse de l'ATP, tandis que leur domaine Dhp (transmembranaire) sert à détecter les signaux extracellulaires.

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    Domaine qui lie ATP

    Domaine présent dans les HTPases_c qui lie l'ATP, une molécule énergétique. Ce domaine catalyse le transfert du groupement gamma-phosphate de l'ATP à l'histidine, une étape cruciale de l'autophosphorylation.

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    Donne gamma-Phosphate à l'Histidine

    Transfert du groupement gamma-phosphate de l'ATP à un résidu d'histidine. Cette étape est la première réaction de l'autophosphorylation, qui active les protéines HTPases_c.

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    Connexion DHp via une boucle flexible

    L'autophosphorylation de l'histidine kinase est activée par la liaison d'un signal extracellulaire au domaine Dhp, qui se propage au domaine CA via une boucle flexible. Cette boucle assure une communication entre les domaines pour activer l'autophosphorylation.

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    Homodimère de 4 hélices antiparallèles

    Le domaine CA est composé de deux hélices antiparallèles qui s'associent pour former un homodimère. Cette structure est essentielle pour l'activité kinase de la protéine.

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    Histidine est sur l'hélice 1

    Le résidu d'histidine, situé sur l'hélice 1 du domaine CA, est le site d'autophosphorylation. La liaison d'un ligand au domaine Dhp induit un changement conformationnel qui permet à l'histidine de recevoir le groupement gamma-phosphate de l'ATP.

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    Autophosphorylation de l'Histidine Kinase

    L'autophosphorylation de l'histidine kinase est une étape cruciale de l'activation de la protéine. Le transfert du groupement gamma-phosphate de l'ATP vers l'histidine provoque un changement conformationnel qui permet à la protéine d'activer ses fonctions.

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    Modèle de l'autophosphorylation de l'histidine Kinase

    La liaison d'un signal extracellulaire au domaine Dhp modifie la conformation du domaine CA. Cela entraîne la rupture de contacts entre certains acides aminés des deux domaines et le rapprochement du domaine CA avec l'histidine, favorisant ainsi l'autophosphorylation.

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    Système à un composant

    Un système de transduction du signal qui ne nécessite pas de phosphorylation. Il se caractérise par la libération d'un facteur sigma qui active la transcription de gènes spécifiques.

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    Récepteur de séquestration du facteur sigma

    Un système de transduction du signal utilisé par les bactéries pour réguler l'expression des gènes. Il est activé par la libération du facteur sigma, qui se produit lorsqu'un signal déclenche un changement de conformation du récepteur anti-sigma.

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    Bacterial Tyrosine Kinase (BY-K)

    Une kinase qui phosphoryle des résidus de tyrosine. Elle diffère des tyrosine-kinases eucaryotes, ce qui explique pourquoi elle est nommée BY-K.

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    Phosphorylation

    La modification covalente d'un acide aminé par l'ajout d'un groupe phosphate. C'est un mécanisme de régulation important dans les trois domaines du vivant.

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    Kinase

    Une enzyme qui catalyse l'ajout d'un groupe phosphate à une molécule. Le plus souvent, les kinases agissent sur des protéines en ajoutant un groupe phosphate à des résidus spécifiques.

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    Study Notes

    Bacterial and Plant Signaling

    • Bacterial cells adapt to their environment through variations in nutrient availability (e.g., lactose or tryptophan operons), motility (flagella), and pH, all of which induce differential gene expression.
    • Bacteria communicate using secreted, membrane-bound, or cytoplasmic molecules (ligands).
    • Secreted ligands play a role in biofilm formation and triggering bacterial interactions.
    • Membrane-bound ligands are involved in bacterial adherence to surfaces and eukaryotic cells.
    • Receptors, which are membrane-bound or cytoplasmic proteins, receive signals from ligands.

    Mechanisms of Communication

    • Signal reception (interaction) leads to a conformational change in the receptor, potentially through phosphorylation of a histidine residue.
    • This triggers a cascade (phosphorylation cascade) where the signal is relayed to a response regulator (RR).
    • Activation or repression of certain genes is the cellular response, allowing the cell to adapt to environmental changes.
    • Specific bacterial characteristics like the absence of a nucleus influence and shape the signal transduction process as compared to eukaryotic cells.

    Aspects of Bacterial Signaling

    • Amino acid phosphorylation (e.g., histidine to aspartic acid), alters the three-dimensional structure and thus the interaction of molecules, leading to gene activation or repression.
    • The signal, which can be light, gas, antibiotics, or other molecules (e.g., sugars and amino acids), binds to a receptor.
    • Signal transduction occurs across the membrane via transmembrane helixes that contain charged amino acids (Lys, Arg, His, Glu, Asp).
    • Three models exist for signal transmission across the membrane.
      • Piston: describes a sliding movement of a helix
      • Scissors: describes an opening and closing movement
      • Rotation: describes movements like gears.

    Histidine Kinase Organization and Function

    • Histidine Kinases (HKs) have a catalytic core (C-terminal) and a domain that participates in dimerization and histidine phosphorelay (DHp domain).
    • They undergo autophosphorylation in a process where ATP transfers a phosphate group to a histidine residue.
    • This activation is often crucial for regulating downstream events by transferring the phosphate group to a response regulator (RR), further regulating the cellular response.

    Response Regulator Function

    • Response regulators (RRs) often have an input domain that accepts the phosphate group from the Histidine Kinase and an output domain interacting with DNA for gene regulation.
    • RRs primarily participate in activating or repressing gene expression.
    • Some RRs have distinct domains for DNA binding and regulation of effector activity.
    • The exact mechanism varies between specific bacterial signaling systems, but the basic principle of a signaling pathway leading to adaptive gene expression remains consistent.

    Bacterial Signaling Systems and Other Types

    • Bacteria utilize various signaling systems, including two-component systems (e.g., EnvZ/OmpR) and more complex phosphorelays for diverse functions such as osmoregulation, metabolism, and environmental adaptation.
    • In addition to two-component systems and phosphorelays, Bacteria use specialized signaling molecules, such as those involved in quorum sensing and other processes.
    • Bacteria employ chemoreceptors that respond to attractants or repellants to guide movement and other behaviors.

    Bacterial Signal Transduction and Second Messengers

    • Some bacterial systems use second messengers, such as cyclic di-GMP, as part of their signal transduction cascades. This allows for signaling events to be amplified or modulated.
    • There are similarities between bacterial and eukaryotic (e.g., human) systems, but also significant differences, especially in the mechanisms for targeting gene expression.
    • Specific amino acids (Histidine, Tyrosine, and Serine/Threonine) are targeted differently.

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    Description

    Ce quiz explore les mécanismes de signalisation chez les bactéries et les plantes. Il aborde la communication moléculaire, la réception des signaux, et les cascades de phosphorylation qui induisent des réponses cellulaires. Testez vos connaissances sur la façon dont les cellules s'adaptent à leur environnement par l'expression génique.

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