9 Flashcards
Mutations
englobent tous les changements de séquence de l’ADN. Les mutations peuvent être
néfastes, bénéfiques ou nulles
Les mutations sont à la base de quoi
À la base du polymorphisme, des allèles, de
l’évolution et de certaines maladies.
Mutations ponctuelles
- Substitution de nucléotides.
- Indels: insertion ou délétion d’une paire de
nucléotides.
Mutations profondes
= Large insertion ou délétion
o Réarrangement chromosomique:
modification de l’organisation de large région d’un chromosome (change l’ordre des gènes)o Amplification génétique: répétitions
anormales de régions de l’ADN suite à la
réplication. Augmente la taille du génome.
o Anomalies chromosomiques.
substitutions
le remplacement d’un nucléotide. La réplication suivante assure ensuite d’intégrer la modification de manière permanente sur les deux brins.
Comment la substitution implique les mécanisme de réplication d’ADN
une erreur est introduite pendant la réplication et n’est pas
réparée.
une modification de la structure chimique d’un nucléotide déjà
présent induit une erreur de lecture de la polymérase qui
associe la mauvaise base azotée.
Quelles sont les deux classes de substitutions
o La transition d’une pyrimidine à une autre (C à T) ou d’une
purine pour une autre (A à G)
o La transversion d’une pyrimidine pour une purine (T pour A
ou G) ou le contraire
Toute addition ou délétion de paires de bases qui n’est pas un multiple de 3 fait quoi
3 modifie le cadre de lecture dans
les segments d’ADN qui codent des protéines. Si ce n’est pas réparé, ceci conduit à de nouveaux
acides aminés à partir de ce site mutationnel et parfois à
une terminaison prématurée de la chaîne polypeptidique.
Le changement du cadre de lecture est souvent causer par
un glissement
de la polymérase lors de la
réplication.
Si une base erronée ou un indel n’est pas réparé ….
la mutation sera intégrée au génome de manière permanente dès la réplication suivante
Si la modification a lieu au niveau des cellules germinales ou cellules germinales primordiales
(CGP)…
cette modification sera transmise aux prochaines générations.
Quels sont les effets selon la position des mutations
o Un changement dans la séquence codant une protéine (traduction)
une protéine différente dont la forme, l’activité ou l’association à d’autres protéines a été changée.
o Un changement dans la région régulatrice de l’expression génique (transcription)
la protéine n’est pas modifiée, mais elle n’est plus produite au moment adéquat ou n’est plus
produite du tout.
o Un changement dans la structure de l’ADN qui empêche la réplication et la transcription
Un changement dans la séquence codant une protéine (traduction)
une protéine différente dont la forme, l’activité ou l’association à d’autres protéines a été changée
Mutant complet
Les mutations qui touchent le site actif de la protéine ou
en sont proches aboutiront probablement à la perte de
fonction de cette protéine.
Mutants partiels
Les mutations touchant des zones moins essentielles
d’une protéine auront probablement un effet moins
néfaste.
Exemple de mutantation dans la parties codantes
les points de mutation pathologiques connus du récepteur glucocorticoïdes (GR).
-Substitution T→A(ile→ asn)
↓↓ Affinité aux ligands; ↓ loc. nucléaire. Infertilité.
- Substitution G→C (asp→his)
Activation ↑
Diabète, Hypertension
Substitution T→C (leu→ pro)
↓activation, ↓affinité aux ligands.
Anxiété, hirsutisme, hypertension.
Substitutions silencieuse
Les mutations silencieuses sont dues à la redondance (ou dégénérescence) du code génétique qui fait en sorte que l’acide aminé codé sera le même, malgré la modification.
Mutations faux-sens
changent un codon spécifiant un acide aminé en un autre codon ne spécifiant pas le même acide aminé.=La séquence de la protéine est modifiée.
Mutations faux-sens conservatives
Due à une substitution qui est sans
effet sur la fonction de la protéine.
un acide aminé hydrophile changé pour un autre acide aminé
hydrophile également. Valeur adaptative neutre.
Mutations faux-sens non conservatives
la substitution d’une paire de
nucléotides entraîne la mise en place d’un acide aminé fonctionnellement
différent
substitution de CAT à CCT, ce qui change l’histidine (basique) pour la
proline (non-polaire). Généralement néfaste, mais peut être bénéfique…
Ostéogenèse imparfaite
Mutation dominante dans le gène codant la protéine du collagène à la base du tissu osseux.
COL1A1 est le gène le plus souvent impliqué.
Exemple de la substitution:
2209G→T. Modifie la glycine en position 559 en cystéine.
*Glycine : aliphatique, petit a.a (affecte structure secondaire)
*Cystéine : groupement hydroxyle et contient atome de souffre (formation de ponts disulfure).
Les mutations non-sens
la substitution modifie un codon codant un acide aminé en un codonSTOP qui arrête prématurément la synthèse de la protéine. La protéine plus courte que normalement sera probablement non
fonctionnelle. Cela dépend de l’endroit où a eu lieu la mutation nonsens : au début de l’ARNm ou vers la fin
Impliquées chez environ 10 % des patients atteints de maladies génétiques.
Mutation non-sens
La dystrophie musculaire de Duchenne
o La dystrophine est une immense protéine!
o L’analyse de plusieurs patients montre l’implication de
mutations non-sens.
o Dans l’étude de Wang et al. (2019), près de 60% des
patients analysés possédaient une mutation non-sens.
La dystrophine subit aussi de l’épissage alternatif
selon les tissus.
o Une modification de cet épissage suite à une
substitution peut causer un changement du cadre
de lecture et produire un codon-stop.
Décalage du cadre de lecture avec faux-sens
Tous les nucléotides en aval de la mutation sont regroupés différemmentet codent ainsi de nouveaux acides aminés. La traduction se poursuitainsi jusqu’à un non-sens (codon-STOP). La protéine pourra êtrefonctionnelle ou non selon le site où débute le décalage de la lecture :plus il est loin, plus de chances a la protéine d’être fonctionnelle.
Décalage du cadre de lecture avec un non-sens immédiat
Le décalage de lecture provoque très tôt au début de la traduction uncodon-STOP qui met fin à la synthèse de la protéine. Celle-ci n’est généralement pas fonctionnelle.
Décalage du cadre de lecture restreint
Lorsque les bases enlevées ou insérées représentent un triplet ouplusieurs triplets, il y a perte ou addition d’un ou plusieurs acidesaminés, mais le reste de la protéine est adéquatement traduite. Laprotéine pourra être fonctionnelle ou non.
Mutation ΔF508 de la protéine
CTCF(cysticfibrosistransmembraneconductance regulator)
Canal ionique impliqué dans la régulation du ratio en ion chlorure et sodium entre autres. Modifie la quantité de mucus libéré et l’activité de l’appareil mucociliairedes voies aériennes.
o ~1 900 mutations du gène CFTR sont connues pour entrainer la
mucoviscidose à l’état homozygote.
o La plus rependue est la délétion ΔF508 : perte de trois nucléotides,
menant à la perte de la phénylalanine de la position 508
o Perturbe la conformation de la protéine qui sera éventuellement
dégradée.
Mutations dans la région non codante
Les mutations dans les régions non codantes d’un gène n’affecteront pas la séquence en acides
aminés de la protéine, mais peuvent avoir des impacts importants sur la régulation de l’expression
des gènes ou de la maturation et, ainsi, sur le fonctionnement de la protéine.
Mutations des séquences régulatrices
Les séquences régulatrices sont reconnues par des activateurs (ou répresseurs), si elles sont modifiées, la reconnaissance exercée par les molécules régulatrices est moins efficace, le gène sera donc moins bien régulé et il y aura perturbation dans la quantité de la protéine. On verra une augmentation ou une diminution de la quantité
Mutation des séquences promotrices basales
Promoteur basal = séquence reconnue par l’ARN polymérase. Il est essentiel pour que le gène soit bien transcrit. Si sa séquence est modifiée, l’accrochage de l’ARN polymérase est détérioré et il y aura perturbation dans la quantité de la protéine.
Mutation du 5’UTR et du site d’initiation de la traduction
Les quelques nucléotides entourant la séquence AUG(au niveau du 5’UTR) sont essentiels pour identifier le site d’initiation de la traduction et le début de la protéine. Une mutation avant l’AUG rendra difficile la reconnaissance du site d’initiation de la traduction. Le 5’UTR possède aussi des sites de régulation importants
Mutation à la jonction intron-exon
Les séquences des jonctions délimitant les introns et les exons sont partiellement conservées et elles sont nécessaires à la reconnaissance de ces régions par la machinerie d’épissage.
Une mutation en périphérie des introns perturbe donc l’épissage de l’ARNm.
Mutation au codon-stop ou site de coupure du transcrit primaire
Ce sont les séquences qui arrêtent la traduction et la transcription. La traduction et la transcription peuvent être modifiées.
Si la séquence de polyadénylation est modifiée, le transcrit peut ne pas être adéquatement terminé: ne pas avoir de queue polyA ou être instable.
Les mutations spontanées impliquent les mécanismes de réplication de l’ADN
une erreur est introduite pendant la réplication et qui n’est pas réparée.
o une modification de la structure chimique d’un nucléotide déjà présent induit une erreur de lecture de la polymérase qui associe la mauvaise base azotée.
Des erreurs dans la réplication de l’ADN
*Tautomérie
*Glissement de la machinerie de réplication (décalage du cadre de lecture)
Des lésions spontanées (+ induites)
*Dépurination
*Désamination
*Endommagement des bases par oxydation ou alkylation
Tautomérie
Chacune des bases de l’ADN peut exister sous plusieurs formes alternatives, appelées tautomères. Ce sont des isomères qui diffèrent par la position de leurs atomes, ainsi que par les liaisons de ces atomes.
exemples de taitomérisation (2)
o Les atomes d’azote liés aux noyaux purine et pyrimidine sont
majoritairement sous la forme amino (NH2) et ne prennent que
rarement la forme imino (NH).
o De même, les atomes d’oxygène liés aux noyaux guanine et
thymine sont généralement sous la configuration céto (C=O)
et ne prennent que rarement la configuration énol (C-OH).
L’insertion d’un mauvais tautomère d’une base
standard peut mener à un mésappariement, susceptible de créer une mutation au cours de
la réplication de l’ADN.
Ces mésappariements sont des exemples
de mutations par
substitution.
Mécanisme de glissement réplicatif
Ce modèle propose que les
insertions ou délétions apparaissent lorsque des boucles formées dans
des régions simple-brin sont stabilisées par un “appariement décalé” de
séquences répétées au cours de la réplication.
Les microsatellites
Séquence d’ADN composée par la
répétition de quelques (2 à 4) nucléotides. Les microsatellites sont particulièrement susceptibles au
glissement.
Pourquoi Les microsatellites sont particulièrement susceptibles au
glissement.
Les enzymes de la réplication copient difficilement ces séquences avec fidélité et effectuent des ≪dérapages≫.→ Augmente ou diminue le nombre des répétitions présentes. → Point particulier d’un chromosome souvent fortement polymorphe entre les individus d’une population. Plusieurs pathologies associées aux microsatellites
Lésions spontanées
1) La désamination
2) La dépurination
La dépurination
(coupure du lien glycosidique reliant purine-sucre)
Résultat: un site apurique(AP)
La désamination
(perte d’un NH3)
2 cas fréquents:
-La cytosine devient uracile (a)
-La cytosine-CH3 devient thymine (c)
*** La méthylation de C est un mécanisme répandu de l’inhibition
transcriptionnelle chez les vertébrés
Le séquençage du génome humain a révélé que la transition C→T est la modification la plus fréquente dans les lignées germinales et dans les cellules cancéreuses, ce qui suggère que…
le taux de désamination de la cytosine est un déterminant important de la vitesse à laquelle le génom
Agents mutagène
Les altérations chimiques peuvent également être provoquées par les FACTEURS
ENVIRONNEMENTAUX: les substances mutagènes (agents chimiques qui augmentent le taux de
mutations) et les radiations.
Les mecanisme de mutagène
Analogue de base
Agent intercalant
Oxydation
Alkylation
Alkylation
ajout de gr. chimiques sur les bases
Résultat: mésappariement/pas d’appariement.
Ex: G + CH3= incapacité à faire des liens H
Oxydation
ajout d’un “O” ou perte d’un “H”.
Résultat: un mésappariement.
Ex: Oxo-G fait un lien avec A.
Une des mutations les plus communes dans le cancer humain.
Agent intercalant
une molécule s’insère entre les bases
(intervient dans réplication/transcription).
Analogue de base
une autre molécule remplace une base et
l’appariement se fait selon la molécule ajoutée.
Les rayons UV
la lumière proche de 260 nm (ondes) est fortement absorbée par les bases. Cela cause la fusion photochimique de deux pyrimidines adjacentes sur le même brin (formation d’anneau cyclobutane entre T et T).
Ces dimères sont impossibles à apparier et provoquent l’arrêt de la polymérase
Les radiations ionisantes (rayons γ et X)
- directement, en s’attaquant au sucre (désoxyribose) : cassure double
brin de l’ADN (DSB), - Indirectement en favorisant l’apparition des radicaux libres (agents
oxydants: O2-, H2O2, OH*).
Réparation basée sur l’information du brin complémentaire:
Profitent de l’information génétique
redondante au sein de la double hélice
o L’inversion directe ou ligase
o La réparation par excision d’une base (BER)
o La réparation par excision de nucléotide (NER)
Réparation basée sur le chromosome homologue:
Profitent de l’information redondante des chromatides sœurs, si présentes…
o La réparation par recombinaison homologue
o Ligature directe des extrémités (NHEJ)
Les mutations seront généralement réparées quand?
avant la prochaine division cellulaire.
Conséquences d’une mutation dans une cellules germinale
: affectent les cellules de la lignée germinale, sont transmises par les gamètes et apparaîtront dans la descendance (ces mutations sont héréditaires).
Conséquences d’une mutation dans une cellules somatique
affecte l’individu. ne touchent pas les cellules destinées à la reproduction, elles ne seront donc jamais héréditaires. Ex: mutations dans la régulation du cycle cellulaire = cancer.
Trois types de conséquences sur la valeur adaptative des mutations
- Peuvent être nuisibles (réduisant la probabilité de survie et de reproduction de leurs porteurs).
- Peuvent n’avoir aucun effet sur la valeur adaptative et maintenir constante les probabilités de survie et de reproduction (mutations neutres).
- Peuvent accroître la valeur adaptative en augmentant l’efficacité ou en élargissant la gamme des conditions environnementales dans lesquelles l’espèce peut vivre, ou en permettant à l’organisme de s’adapter aux changements dans l’environnement.
Le ________ et les ___________ de
l’ADN sont à la base de l’évolution
Le polymorphisme et les mutations de
l’ADN sont à la base de l’évolution
Cas de la Phalène du bouleau
Le changement de l’environnement en
Angleterre suite à la révolution industrielle à
modifié les traits qui étaient favorables à la
survie et à la reproduction.= adaptation= passe de blanc à noir
Nécessite une _________ déjà présente dans la population pour
permettre la sélection de caractères favorables.
Il n’y a pas de création à partir de zéro.
variabilité génétique déjà présente dans la population pour
permettre la sélection de caractères favorables.
Il n’y a pas de création à partir de zéro.
