Régulon

Définition

En génétique moléculaire, le régulon est l'opéron servant à la régulation de la composition du milieu intracellulaire. Les régulons forment un groupe de gènes indépendants (ou opérons) dont la transcription est contrôlée par un gène régulateur commun.

Le groupe de gènes est régulé comme une unité, généralement contrôlée par le même gène régulateur (régulon) qui exprime une protéine agissant en tant que répresseur ou activateur.

Un réseau de régulons :

Illustration d'un réseau de régulons de deux régulons en interaction. (A) régulon tfA avec les gènes cibles T1, T2 et tfB, et régulon tfB avec les gènes cibles T4 et T5. (B) Légendes des éléments graphiques. TFBS : site de liaison du facteur de transcription. (C) Une représentation simplifiée des deux régulons. (D) Un réseau de régulons partiels pour faire face au stress dû au froid chez le pommier (Malus domestica), dans lequel les TFBS restent mal caractérisés.

Explications (botanique)

Les arbres et leurs graines régulent leur germination, leur croissance et leur reproduction en réponse aux stimuli environnementaux. Ces stimuli, par transduction du signal, déclenchent des facteurs de transcription qui altèrent l'expression de divers gènes conduisant au déroulement du programme génétique.

Un régulon est conceptuellement défini comme un ensemble de gènes cibles régulés par un facteur de transcription en se liant physiquement à des motifs régulateurs pour accomplir une fonction biologique spécifique, comme le régulon CO-FT pour le moment de la floraison et l'arrêt de la croissance à l'automne chez les arbres.

Ce n'est qu'avec une caractérisation claire des motifs régulateurs que les gènes cibles candidats peuvent être validés expérimentalement, mais la caractérisation des motifs représente la caractéristique la plus faible de la recherche sur les régulons, en particulier en génétique des arbres. Les approches expérimentales et bioinformatiques pertinentes caractérisent les facteurs de transcription et leurs sites de liaison, en exposant les problèmes de la recherche sur les régulons d'arbres et en démontrant comment les bases de données de facteurs de transcription peuvent être utilisées efficacement pour faciliter la caractérisation des régulons d'arbres.

Procaryotes vs. eucaryotes

Le terme régulon est généralement, bien que non exclusivement, utilisée en référence aux procaryotes, dont les génomes sont souvent organisés en opérons; les gènes contenus dans un régulon sont généralement organisés en plus d'un opéron à des emplacements disparates du chromosome.

Appliqué aux eucaryotes, le terme fait référence à tout groupe de gènes non contigus contrôlés par le même gène régulateur.

Modulon et stimulon

Un modulon est un ensemble de régulons ou d'opérons qui sont réglementés collectivement en réponse à des changements dans les conditions générales ou aux contraintes, mais peuvent être sous le contrôle de molécules régulatrices différentes ou se chevauchant. Le terme stimulon est parfois utilisé pour désigner l'ensemble des gènes dont l'expression répond à des stimuli environnementaux spécifiques.

✅ Plusieurs régulons peuvent former un modulon.

Le comportement de détection du quorum chez les bactéries est un exemple couramment cité de modulon ou de stimulon, bien que certaines sources décrivent ce type d'auto-induction intercellulaire comme une forme de régulation distincte.

Évolution

Les changements dans la régulation des réseaux de gènes sont un mécanisme commun pour l'évolution procaryote. Un exemple d'effets de différents environnements régulateurs pour les protéines homologues est la protéine de liaison à l'ADN, OmpR, qui intervient dans la réponse au stress osmotique chez Escherichia coli mais intervient également dans la réponse aux environnements acides chez le proche parent l'entérobactérie Salmonella typhimurium (salmonelle responsable de la fièvre typhoïde et la salmonellose).

Le terme a été créé en 1964. Deux classes de régulons sont distinguées : locale (ne couvrant que quelques opérons) et globale (couvrant un très grand groupe d'opérons).

Exemples

Les régulons couramment étudiés chez les bactéries sont ceux qui interviennent en réponse à un stress tel qu'un choc thermique. La réponse au choc thermique chez E. coli est régulée par le facteur sigma σ32 (RpoH), dont le régulon a été caractérisé comme contenant au moins 89 cadres de lecture ouverts (ORF), qui sont indicatifs des régions codantes.

Les régulateurs impliquant des facteurs de virulence chez des bactéries pathogènes sont d'un intérêt particulier pour la recherche; un exemple souvent étudié est le régulateur de phosphate dans la bactérie E. coli, qui associe l'homéostasie du phosphate à la pathogénicité par le biais d'un système à deux composants. Les régulateurs peuvent parfois être des îlots de pathogénicité.

Le régulon Ada chez E. coli est un exemple bien caractérisé d'un groupe de gènes impliqués dans la forme de réponse adaptative de la réparation de l'ADN.

Chez E. coli K12, 173 régulons étaient complètement ou partiellement localisés. Les régulons permettent un contrôle commun de la transcription des enzymes et autres protéines impliquées dans la synthèse de métabolites spécifiques. Cela permet une réaction coordonnée de la cellule à des facteurs environnementaux désagréables. Le modulon est une forme d'organisation de la réponse cellulaire plus élevée au niveau de la transcription des gènes.

Un exemple est le régulon de maltose, pour lequel les enzymes nécessaires à sa métabolisation sont codées par des gènes situés dans différents opérons. Lorsque le maltose est présent dans le milieu de culture, il se lie et active une protéine régulatrice, appelée activateur, qui se lie à des régions spécifiques de l'ADN, ce qui rend la liaison entre l'ARN polymérase et l'ADN plus stable.

Dans une répression catabolite, l'activateur CAP (protéine activant le catabolisme, Catabolite Activator Protein) est activé en présence de AMPc avec la transcription de l'opéron lactose (opéron lac).

En rapport avec "régulon"

• répresseur

  

  En langage génétique, le répresseur est un effecteur qui inhibe la transcription d'un gène, comme un gène de régulation par exemple.

• gène de régulation

  

  Un gène de régulation est un gène qui code pour une protéine régulatrice. En génétique, les gènes de régulation ou gènes de contrôle ont pour fonction notable...

• opéron

  

  Un opéron est une unité génétique trouvé uniquement chez les procaryotes, et composée de gènes adjacents dont l'expression est coordonnée par un même...

• régulation autogène

  

  La régulation autogène (autorégulation, entraînement autogène) est un système réflexe qui régule, comme la régulation de la température d'un corps, dans...