2.1 COURS_Mécanismes de base de la génétique moléculaire Flashcards
que retrouve-t-on dans toutes les bases ? donner les 2 types de bases
désoxyribose et phosphate
- purines :adénine + guanine
- pyrimidines : thymine + cytosine
donner le nombre de ponts H formés entre les bases
AT : 2 ponts
CG : 3 ponts
qu’assurent les ponts H ?
assurent la spécificité et la stabilité de l’ADN
pour quoi est essentielle la complémentarité des brins ? (3)
- réplication
- transcription
- réparation
grâce à quoi est condensé l’ADN ?
nucléosomes
décrire un nucléosome et dire combien de fois l’ADN s’enroule autour
octamère : H2A, H2B H3 et H4 2 fois
ADN s’enroule 2 fois
VRAI ou FAUX : les histones sont fixes
FAUX : peuvent avoir des modifications post-traductionnelles pour modifier le niveau de condensation de l’ADN
donner les 2 autres niveaux (supérieurs) de condensation de l’ADN
- solénoïde : fibre de 30nm
- boucles d’ADN lors que l’interphase
à quel moment la condensation de l’ADN est-elle la plus grande ?
métaphase
la condensation varie d’une région de l’ADN à une autre, donner le facteur principal de cette variation
contenu riche en CG (3 ponts H) : régions plus condensées donc moins exprimées
donner une modification épigénétique et la décrire
méthylation : ajout de groupement méthyle (CH3) sur la cytosine
où se fait souvent la méthylation ?
arrangements CPG : îlots avec des séquences AG en continu
quelle principale enzyme est responsable de la méthylation ?
ADN-méthyltransférase
quel est l’effet de la méthylation des C sur la région ? l’acétylation ?
méthylation : rend la région inactive
acétylation : rend la région active
l’épigénétique est un processus dynamique, quelle XP le prouve ?
jumeaux identiques : 1 envoyé dans l’espace, crée des différences épigénétiques qui parfois sont renversées quand le jumeau revient sur Terre
que peut causer l’épigénétique ?
mutations dans le génome
que peut-il se passer lorsqu’il y a une mutation dans une région codante ?
changements dans la protéine finale donc causer des problèmes physiologiques ou lors du développement
donner 5 variations épigénétiques
- désaminations : méthyle-C devient T, C devient U, A devient hypoxanthine et s’associe avec C plutôt que T
- akylation : G s’apparie avec T
- bases analogues
- dépurination (perte de la base, mène à sa délétion)
- dimères de T : provoqué par UV, peuvent être réparés par la machinerie de réparation mais devient insuffisant quand en trop grand nombre
définir un chromosome
molécule continue d’ADN condensée en chromatine
définir un télomère
séquence répétée du chromosome retrouvé à chaque extrémité pour maintenir ses parties codantes
qui crée les télomères et quel est le risque de ces protéines ?
télomérases : leur activation peut causer des cancers
comment varie le contenu génétique ?
plus les chromosomes sont grands plus ils ont de contenu génétique et inversement
quels chromosomes ont le moins de gènes (3) ? que remarque-t-on ?
13, 18 et 21 : souvent observés en trisomie (viables) dû à leur faible nombre de gènes
définir un gène
unité d’information du génome qui mène à la production d’un produit fonctionnel : ensemble ils forment le génome
qu’est-ce que le protéome ?
ensemble des protéines codées par le génome
que permet la redondance du code génétique ?
marge de manoeuvre pour la traduction
donner les 6 zones d’un gène
- promoteur
- régions transcrites et non-traduites en 5’ et 3’
- codon d’initiation et terminaison
- exons
- introns
- signal de polyadénylation
définir le promoteur
initie la transcription, plusieurs séquences peuvent l’initier
définir un exon
région traduite et codante du gène, responsable de la structure d’une protéine
définir un intron (3)
- région non traduite
- entre les exons
- peut avoir des séquences régulatrices qui peuvent influencer l’expression d’un gène
donner les autres noms pour le brin transcrit et non-transcrit
transcrit : brin non codant / antisens
non-transcrit : brin codant / sens
définir la transcription
synthèse d’un ARN complémentaire au brin transcrit
que fait la boîte TATA et donner sa localisation
peut réguler le niveau de transcription des gènes
en amont du promoteur
quels sont les modifications de l’ARN pendant la transcription ?
ajout de la coiffe (G méthylé) en 5’ et queue poly-A en 3’
quel est le rôle de la coiffe ?
rôle dans la dégradation de l’ARNm et le recrutement des ribosomes
décrire l’épissage d’un ARNm
retire les introns et garder les exons pour la traduction
de quoi dépend l’épissage ? qu’est-ce que ça implique ?
jonctions intron-exon : plusieurs sites d’épissage possibles dans un même ARN donc 1 ARN peut être traduit en plusieurs protéines
comment sont appelés des sites d’épissage régulièrement utilisés ? que se passe-t-il s’ils sont modifiés ?
forts
modifie l’épissage donc la protéine résultante
définir les pseudogènes
concept théorique qui sert surtout dans l’évolutionnaire : séquence de gène similaire aux gènes connus mais sans utilité définie
donner les théories sur l’origine des pseudogènes (4)
- duplication
- transcription inverse
- perte de fonction d’une gène autrefois actif
- gène non fonctionnel de la séquence de référence
définir un ARN non-codant
séquence qui ne code pas pour une protéine mais interfère dans les processus moléculaires / cellulaires
que font les ARN longs non-codants ? (3)
- modifie la chromatine
- joue dans la modulation de la polymérase II
- interfère avec la transcription
que font les miARN ? (4)
- change l’épissage
- changements post-transcriptionnels
- initiation de la transcription
- stabilité de l’ARNm
définir la technique en génétique moléculaire de PCR
amplification par réaction de polymérase
donner les étapes du PCR (3) et ce qu’elle permet
- dénaturation
- liaison de l’amorce
- élongation du brin complémentaire
permet d’augmenter exponentiellement la séquence donc mieux détecter la séquence d’intérêt
qu’est-ce que la ‘construction d’une librairie’ ?
intégrer des segments d’ADN d’intérêt dans des plasmides de bactéries
que permet la construction de librairie ?
permet de répliquer les plasmides avec le vecteur de clonage
que permet le southern blot ?
détecter les séquences d’intérêt
comment est fait un southern blot ?
digestion partielle de l’ADN crée des milliers de fragments qui sont séparés sur un gel suivant un gradient puis transfert du gel sur un membrane par capillarité puis utilise une sonde qui se lie à la séquence d’intérêt
définir une sonde
séquence d’ADN simple brin marqué radioactivement ou par fluorescence
que permet un caryotype ?
visualiser les chromosomes au microscope
donner les 3 étapes pour faire un caryotype
- synchroniser le cycle cellulaire (mutagènes qui influencent et arrêtent le cycle cellulaire)
- étale sur une lame
- colore (région GC généralement plus foncées)
décrire la technique FISH (fluorescent in situ hybridization)
hybridization d’une sonde fluorescente à l’ADN : localise les séquences sur les chromosomes
–> voit aussi les translocations ou amplifications anormales
définir la technique des micropuces chromosomiques
même que FISH mais en multiplex
donner et définir les 2 types de cellules possibles pour les micropuces chromosomiques
- CGH : 2 sondes en compétition (une contrôle l’autre sujet) puis compare la quantité relative des 2
- SNP : processus similaire mais compare les base polymorphiques dans le génome
définir le séquençage
ressemble à l’amplification par PCR mais utilise des nucléotides marqués : émettent une fluorescence différente selon la base
comment fonctionne le séquençage ?
introduction aléatoire des nucléotides dans la séquence provoque l’arrêt de l’élongation puis séparation des brins selon leur taille puis lecture au laser à fluorescence (associe signal fluorescent à la séquence d’ADN)
décrire le séquençage nouvelle génération
séquence le génome rapidement : produit des milliers de fragments auxquels on ajoute des adaptateurs aux 2 bouts
que permettent les adaptateurs lors du séquençage nouvelle génération ?
attachent les fragments au flowcell et duplication du fragment grâce à la présence de nucléotides
après la duplication, que se passe-t-il ? (séquençage nouvelle génération)
étape de PCR : convertit le fragment initial en sa séquence complémentaire donc amplification parallèle puis lecture du séquençage au laser
définir SNV
single nucleotid variation : substitution, changement d’une base en une autre
définir SNP
single nucleotid polymorphism : ajout d’un nucléotide (présent dans > 1% de la population)
définir indel
ajout ou retrait d’une 10aine de nucléotides
définir CNV
copy number variant : changement dans le nombre de copies d’une région, soit en plus (duplication) ou en moins (délétion)
donner les 2 types de variations structurelles possibles
- cassure et réintégration (bouts exposés très instables, sujet à des réparations mais mécanisme imparfait donc ADN facilement et rapidement dégradé)
- crossing-over
donner 5 variations structurelles possibles
- délétion
- inversion
- duplication
- translocation réciproque
- crossing-over inégal
décrire la délétion (cassure et crossing-over)
2 cassures ou formation de boucle donc un fragment d’ADN est perdu
décrire la duplication (cassure et crossing-over)
cassure sur 2 brins et réintégration ou crossing-over donc fragment répété dans un brin et délétion dans l’autre
décrire l’inversion (cassure et crossing-over)
2 cassures puis 180° du fragment et réintégration ou liaison de 2 sites éloignés du même brin qui résulte en une inversion
décrire la translocation réciproque (cassure et crossing-over)
bris puis réintégration ou crossing-over entre gènes différents (recombinaison non-homologue)
que se passe-t-il lorsqu’il y a recombinaison au sein d’un même chromosome lors d’un crossing-over ?
formation d’un anneau qui sera perdu pendant les mitoses
décrire le crossing-over inégal
se produit souvent dans des régions répétées du génome : amène à des duplications et délétions
quelle variation est (généralement) la moins nuisible et pourquoi ?
duplication : pas de perte de matériel
donner 4 mécanismes différents qui permettent les variations
- anneau
- isochromosome
- translocation robertsonienne
- insertion
décrire le mécanisme de l’anneau
perte des 2 extrémités de l’ADN donc les 2 bouts exposés se lient (donc dégradés)
décrire le mécanisme de l’isochromosome
perte d’un bras donc le bras restant devient le chromosome entier et se duplique à la prochaine division cellulaire (monosomie partielle)
décrire le mécanisme de translocation robertsonienne
translocation chez des chromosomes acrocentriques qui fusionnent en 1 chromosome
décrire le mécanisme d’insertion
matériel d’un chromosome qui se duplique et s’insère dans un autre chromosome
par quoi est causée la maladie du cri du chat ?
délétion de la partie terminale du chromosome 5 (= chromosome débalancé)
à quoi sont dues les manifestations cliniques de la maladie du cri du chat ?
50% de l’activité protéique n’est pas suffisant
par quoi est causé le syndrome des yeux du chat ?
chromosome 22 en trop : tétrasomie partielle due à une isochromosomie
que donne la translocation lors d’une méiose ?
2 chromosomes dérivés et 2 normaux
donner les types de séparations possibles lors de la méiose suite à une translocation (2)
- balancé
- débalancé : adjacent 1 ou adjacent 2
définir une séparation balancée
dérivés se retrouvent ensembles et les normaux se retrouvent ensembles donc tous les gènes sont présents dans les cellules filles
définir la séparation débalancée adjacente 1
1 chromosome normal et le chromosome dérivé de l’autre chromosome se retrouvent dans les cellules filles (plus fréquent dans les naissances vivantes)
définir la séparation débalancée adjacente 2
chromosome normal et son dérivé dans la même cellule
donner un exemple de translocation robertsonienne
chromosome 14-21
comment se séparent les chromosomes à la méiose quand il y a eu une translocation robertsonienne des chromosomes 14 et 21 ? (4)
- normaux : cellule avec 14 et 21 ou 14-21
- trisomie 21 : 21 et 14-21
- monosomie 14 ou 21 : 14 ou 21 seul
- trisomie 14 : 14 et 14-21
donner les 2 types d’inversions lors de la méiose
- paracentrique : n’implique pas le centromère, donne des gamètes qui ne sont souvent pas viables
- péricentrique : implique le centromère, duplications ou délétions, toutes les gamètes sont viables
donner et définir 4 variations ponctuelles
- substitution : change une base pour une autre
- délétion : perd une base ou plus
- insertion : ajoute une base ou plus
- mutations : synonyme, nonsense ou missense
définir une mutation synonyme / silencieuse
pas de changement d’aa malgré le changement de base
définir une mutation nonsense
mutation crée un codon stop
donner les 2 types de mutations missense et les définir
- conservatrice : ne change pas la polarité
- non conservatrice : change la polarité
certains changements de bases n’affectent pas le cadre de lecture, lesquels ?
ceux qui sont par multiple de 3
que se passe-t-il quand il y a une mutation sur le site donneur (jonction exon-intron) ? (2)
- inclusion de l’intron dans la séquence codante
- utilisation d’un site alternatif d’épissage
que se passe-t-il quand il y a une mutation sur le site accepteur (jonction intron-exon) ? (2)
- obtient toute la séquence sans épissage
- utilisation d’un site alternatif d’épissage
que peut provoquer un gain de site donneur et/ou accepteur ?
exon tronqué / perdu
comment est causée une expansion de triplets ? et où ?
décalage dans la réplication qui étend ou contracte la région : augmentation ou diminution de triplets
dans l’ADN synthétisé ou codant
définir le phénomène d’anticipation en ce qui concerne l’apparition d’expansion de triplets
plus l’apparition des triplets se fait tôt plus les symptômes arrivent tôt
donner 5 mécanismes moléculaires qui causent des variants
- perte de fonction (1-100% : mécanisme le plus fréquent)
- dominant négatif : protéine mutée qui interfère avec la protéine normale
- gain de fonction : protéine mutée a une fonction indésirable
- changement épigénétique
- mutations dynamiques
le syndrome de marfan est causé par une mutation du gène FBN1, donner les 2 formes du syndrome
- haploinsuffisance (quantitatif) : réduction du nombre de protéines (donc moins de séquestration donc plus d’activation de facteurs de croissance)
- dominant négatif (qualitatif) : changement de la structure et stabilité des protéines (empêche les interactions avec d’autres protéines)
quelle forme du syndrome de marfan est plus grave ? que peut-on en déduire ?
haploinsuffisance : il vaut mieux avoir le bon nombre de protéines même si elles sont mal formées
décrire les transmissions autosomiques dominantes et en donner 3 types
mutation sur 1 allèle suffisant pour avoir le phénotype muté
- dominant de novo
- dominant avec pénétrance incomplète
- dominant à expressivité variable
définir la dominance avec pénétrance incomplète
pas tous les individus ont le variant qui donne le phénotype muté : dépend des interactions avec les autres gènes
définir la dominance à expressivité variable
individus avec le variant auront des manifestations avec des intensités différentes selon l’individu
que remarque-t-on lorsqu’on regarde un arbre clinique et moléculaire d’une même famille dont certains membres sont atteints par le syndrome du QT long ? c’est un exemple de quoi ? qu’est-ce que ça permet de calculer ?
parfois les individus portent la mutation mais ne sont pas atteints
exemple de pénétrance incomplète
permet de calculer la pénétrance pour la famille (varie entre familles pour une même maladie)
définir les transmissions autosomiques récessives. Comment se font-elles généralement (2) ?
nécessite que les 2 allèles du gène soient mutés pour être atteint
- perte de fonction
- consanguinité
donner les différents types de transmissions liées aux chromosomes sexuels (4)
- X dominant
- X dominant létal chez les garçons
- X récessif
- pseudoautosomique
définir la transmission liée aux X dominants (3)
- trouvé chez les garçons et filles
- père transmet nécessairement à ses filles et pas garçons
- mère a 50% de chances de transmettre à ses filles et garçons
définir la transmission liée aux X dominants létal chez les garçons
observe un manque de garçons dans l’arbre génétique (décèdent à la naissance ou avant)
définir la transmission liée aux X récessifs (3)
- ne s’exprime pas chez les femmes
- s’exprime chez les hommes
- femmes peuvent être porteuses
définir la transmission liée aux pseudoautosomiques
régions présentes chez X et Y : mutation de cette région agit comme une mutation autosomique
décrire l’inactivation de X chez la femme
événement aléatoire tôt dans le développement de la femme : cellules conservent le X inactivé sous forme de corpuscule de Barr
nommer et définir le rôle des 2 gènes impliqués dans l’inactivation des X
ist et six : agissent comme ARN-lnc sur le chromosome qui l’expriment
où est exprimé ist ?
sur le X inactif : se lie à la protéine PRC2 pour l’inactivation
où est exprimé six ?
uniquement par X actif
l’activation de ist et six est interdépendant, qu’est-ce que ça signifie ?
plus six est exprimé plus ist est réprimé et inversement
comment le X inactivé est-il choisi en situation normal ?
aléatoirement
comment le X inactivé est-il choisi lorsqu’un chromosome X est anormal ?
inactivation non-aléatoire : chromosome anormal inactivé
comment le X inactivé est-il choisi lorsqu’il y a translocation balancée du chromosome X ?
inactivation non-aléatoire : chromosome X normal inactivé pour que le matériel de l’autosome sur le chromosome X soit encore actif
comment le X inactivé est-il choisi lorsqu’il y a translocation non-balancée du chromosome X ?
inactivation non-aléatoire : inactive le dérivé
les mitochondries sont presque toutes d’origine maternelle : si la mère est atteinte, les enfants le seront aussi, définir l’hétéroplasmie
proportion des mitochondries atteintes
quel terme est utilisé si toutes les mitochondries sont atteintes ?
homoplamsie
pourquoi y a-t-il une grande variabilité dans les manifestations hétéroplasmiques ?
répartition des mitochondries aléatoire entre les tissus embryonnaires (seuil d’hétéroplamsie auquel les manifestations commencent à apparaître)
les maladies mitochondriales sont variables et apparaissent à n’importe quel âge, dans n’importe quel organe, par quoi peuvent être causées les conséquences primaires ?
mutation dans le génome mitochondrial (changement de Vm, régulation des ROS, conséquences secondaires…)
donner et définir les autres modes de transmission de variations (3)
- codominance : présence de plusieurs allèles en même temps
- semi-dominance : comme transmissions autosomiques récessives mais avec des manifestations moins sévères à l’état homozygote
- lié à l’empreinte : expression différentielle du gène selon le sexe du parent qui a transmis
donner le cycle de méthylation / déméthylation des cellules germinales avant, pendant et après leur formation
avant : déméthylation des cellules germinales primordiales
pendant : méthylation de novo une fois formées
après : déméthylation lors de la fécondation puis re-méthylation propagée aux cellules filles pendant le développement embryonnaire
le syndrome d’angelman est un exemple de transmission liée à l’empreinte, donner les 4 cas de figure (on prend dans l’exemple : gène inactif chez le père et actif chez la mère)
- délétion du gène maternelle
- hérite 2 gène du père / 2 du père 1 de la mère donc détruit celui de la mère / 1 du père donc copie de celle du père
- erreur lors de la re-méthylation du gène de la mère
- mutation du gène maternel (autre que délétion)
qu’est-ce que le mosaïcisme ?
variations post-fécondation dans une lignée cellulaire, restreint à un tissu spécifique ou plus
qu’est-ce qui est impliqué dans la génétique des traits complexes / maladies communes (3) et qu’est-ce que ça implique ?
- mécanismes moléculaires (mutations qui affectent l’expression d’un gène ou une protéine)
- environnement
- effets multigéniques
plus difficile à prédire
qu’est-ce qui cause la fibrose cystique ?
mutation dans la protéine CFTR
qu’observe-t-on chez un individu qui n’a pas de fibrose cystique ?
CFTR bien repliée et chlore dégradé normalement
qu’observe-t-on chez un individu qui a de la fibrose cystique avec une forte expression de RNF5 ? (2)
- CFTR mal repliée (non fonctionnelle)
- dégradation du chlore possible grâce à la grande quantité de RNF5 (réduit la sécrétion)
qu’observe-t-on chez un individu qui a de la fibrose cystique avec une faible expression de RNF5 ? (3)
- CFTR mal repliée
- moins de dégradation de chlore
- plus de sécrétion qu’un individu sain et moins qu’un avec beaucoup de RNF5
sur quoi est construite l’étude d’association pangénomique ?
modèle cas-témoin : compare les variations d’une position dans l’ADN (SNP) d’un groupe cas avec un groupe témoin
quel genre d’étude est l’étude d’association pangénomiques ?
statistique
quel est le rapport distance de variations dans le génome-transmission ?
plus les variations sont proches plus elles ont de chances d’être transmises ensemble et inversement
à quoi servent les SNP ?
comparer la population normale avec la population atteinte pour voir les différences et si elles sont statistiquement significatives
quelle autre étude permet d’estimer l’héritabilité d’une mutation ?
étude de jumeaux monozygotes et dizygotes
que peut-on dire d’un trait qui a une grande concordance chez des jumeaux MZ et petite chez des jumeaux DZ ?
trait héréditaire
