Chapitre 8 : La maintenance du génome Flashcards
Comment est le génome bactérien ?
La plupart du temps circulaire (certaines bactéries possèdent un génome linéaire)
Chez les bactéries, qu’est-ce qui est nécessaire lors de la réplication de l’ADN ?
L’action d’une topoisomérase afin de séparer l’ancien brin du nouveau.
Comment est le génome eucaryote ?
Invariablement constitué de chromosomes linéaires ( entre 2 et 50)
Comment retrouve-t-on les chromosomes chez les bactéries ?
En une seule copie dans le nucléoïde, avec la présence d’un ou de deux plasmides (présents en plusieurs copies)
La plupart des eucaryotes sont :
Diploïde, les deux copies de chaque chromosomes sont des homologues. Les chromosomes sont contenus dans une organelle dotée d’une membrane, le noyau.
Vrai ou faux : La complexité d’un organisme se mesure par la taille de son génome et, plus exactement, par la densité de gènes
Vrai
Chez E. Coli les séquences non-codante sont petites et servent à :
Réguler la transcription
Plus on avance dans l’évolution, plus la densité de séquences codantes est _______.
faible
Vrai ou faux: Pour une même protéine conservée au cours de l’évolution (e.g. ARNpol), le
gène est beaucoup plus petit chez les eucaryotes supérieurs
Faux
Nommez la densité génique chez les virus, les bactéries, la levure et l’humain.
Virus = Densité la plus élevé Bactéries = 1000 gènes par 10^6 pb Levure = 500 gènes par 10 ^6 pb Humain = 6,25 gènes par 10^6 pb
Nommez deux facteurs qui contribuent à diminuer la densité génique au cours de l’évolution :
Les gènes, de même que les séquences inter-géniques, augmentent en taille
(grosseur des protéines reste pourtant très similaire)
Qu’est-ce qui cause l’augmentation de la taille du génome ?
Cela est dû au fait que les
séquences codantes (exons) sont morcelées par des séquences ‘non-
codantes’ (introns)
Chez un organisme peu complexe comme saccharomyces cerevisiae, combien y’a-t-il d’introns par gène ?
0,04 introns par gènes
Chez l’humain, combien y’a-t-il d’introns par gène?
6!
Plus de 60% du génome humain est composé ..
D'ADN intergénique 25% de l'ADN intergénique est composé de séquence unique: • Régions régulatrices (transcription, réplication) • miARNs (régulation de l’expression génique) )
Quel est le pourcentage de l’ADN intergénique qui est composé de séquences répétées ?
70% ! • ADN microsatellite (~ 13 pb) (~ 3 % du génome) • Séquences répétées de 100 à 1000 pb (en groupe ou non) composées d’éléments transposables qui favorisent leur duplication (45 % du génome)
Vrai ou faux : à peine 40% du génome humain est composé de gènes codant pour des protéines
faux,
– Les séquences codantes ne
représentent qu’environ 1,5% du
génome
95% de l’ADN génique est composé de :
- Introns
- Séquences régulatrices
- Fragments géniques
- Pseudogènes
Qu’est-ce qu’un pseudogène en fait ?
–La transcriptase inverse des rétrovirus fait une copie d’ADN des ARNm cellulaires –L’ADNc peut être intégré au génome –L’absence de séquences régulatrices en amont du ‘pseudogène’ fait que le gène n’est pas exprimé
Qu’est-ce qu’un nucléosome ?
C’est de l’ADN qui s’enroule autour d’un ou de plusieurs histones.
L’ADN-B s’enroule autour d’un _________ d’histones sur 1,65 tour d’une
superhélice aplatie de pas de _______.
octamère, gauche
Vrai ou faux : L’ADN du coeur (‘core DNA’) du nucléosome est composé de 149 pb chez tous les
eucaryotes
faux , 147
L’ADN de liaison, qui relie chacun des nucléosomes, est de longueur variable (__ à
__ pb) selon les espèces
20 à 60
Relativement à l’ADN nu, l’ADN nucléosomal est compacté par un facteur __
(premier niveau d’organisation)
6
Quelles sont les protéines les mieux conservées au fil de l’évolution ?
Les histones !!!
Protéines les plus abondantes de la chromatine
Nommez ce que contient chaque nucléosome ?
2 X (H2A, H2B, H3 et H4) et 1X H1 (histone de liaison)
Nommez la constitution de lysine et d’arginine de chaque nucléosome :
H2A = 20 % H2B = 22 % H3 = 23 % H4 = 24 % H1 = 32 %
Vrai ou faux : les histones sont des petites protéines avec un contenu riche en acides aminés acide ( donc chargée négativement)
faux ! Acides aminés basiques (donc chargée positivement)
L’ADN du coeur du nucléosome est composé de ___ paires de bases azotées.
147
L’ADN B s’enroule autour d’un histone sur ___ tour d’une superhélice applatie de ________.
1.65, gauche
Nommez les modifications post-traductionnelles que peuvent subir les histones :
Méthylation, acétylation et phosphorylation
Est-ce que les modifications post-traductionnelles peuvent modifier les charges et par conséquent l’interaction de l’ADN ?
En effet, et d’ailleurs, les enzymes responsables de ces modulations ont une grande influence sur l’expression génique et la différenciation cellulaire.
Est-ce que les modifications post-traductionnelles sont pour la plupart irréversibles ?
Faux
Qu’est-ce qui est conservé chez toutes les histones du coeur et qui permet l’assemblage des
hétérodimères (tête-queue des monomères)?
Le domaine structural (3 hélices alpha)
Est-ce que le nucléosome suit un ordre d’assemblage précis ?
Absolument
Nommez les étapes de l’assemblage d’un nucléosome:
• Les histones H3 et H4
s’associent pour former un
tétramère (H3) 2 (H4) 2
• Deux dimères de H2A-H2B
s’ajoutent à ce tétramère pour
constituer l’octamère qui
compose le nucléosome
Les queues n-terminales peuvent être digérées par quoi?
Des peptidases (sans modifier l’association avec le coeur du nucléosomoe)
Qu’est-ce qu’une dyade ?
Un symétrie de d’ordre 2.
L’extrêmité N-terminale interagit avec ____ paires de bases de chacune des extrêmités de l’ADN.
13
Tétramère H3-H4 occupe donc une position clée en liant le centre et les deux extrémités de l’ADN \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_.
nucléosomal
Chacun des dimères H2A-
H2B lie __ pb de part et
d’autre des __ pb associées
au tétramère H3-H4
30, 60
Combien y-a-t-il de points de contact entre l’ADN nucléosomal et l’octomère d’histones impliquant le domaine structural ?
Il y en a 14.
Tous avec le sillon mineur
L’association entre l’ADN et les histones implique comment de liens hydrogènes ?
40
Avec quel groupe se font les liens hydrogènes?
PO4 ^(-2)
seulement 7 impliquent les bases dans le petit sillon
Qu’est-ce qui se retrouve sur les histones et qui stabilise les nucléosomes ?
Les queues N-terminales
Nommez les deux types de chromatine :
Euchromatine (exprimée génétiquement)
Hétérochromatine (beaucoup plus dense et silencieuse
génétiquement)
L’histone H1, qui est
chargée positivement, se
lie à différents segments
de l’ADN, dont :
L’ADN de liaison et l’ADN du coeur du nucléosome.
La liaison de H1 modifie les angles d’entrée et de sortie de l’ADN nucléosomal pour favoriser \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_.
Une structure
plus compact
Décrivez le filament de 30 nm de la chromatine
Il s’agit d’un solénoïde d’environ 6 nucléosomes par tour avec un pas de ~ 110 A stabilisé par l’histone H1.
L’analyse structurale suggère que l’interaction entre l’extrémité N-terminale de \_\_ (chargée positivement) et un domaine chargé négativement (‘histone-fold’) d’une \_\_\_ adjacente est important
H4, H2A
La coupe transversale d’un chromosome humain en
métaphase dépourvu d’histone révèle que l’ADN est
associé à une matrice centrale protéique
(échafaudage; ‘scaffold’; matrice nucléaire) sous
forme de boucles de __ à __ µm
15, 30
troisième niveau d’organisation
30 µm = 300 000 Å; 300 000 Å /3,4 Å/pb
= 88 235 pb soit; ~ 90 kb/boucle
La matrice nucléaire contient plusieurs protéines
dont:
Topoisomérase de type II
Protéines SMC (Structural maintenance of
chromosome)
Il existe plusieurs variantes des histones (ex. CENP-A
remplace l’histone H3 au niveau de l’ADN
centromérique). Cette modification locale permet
l’association avec la protéine du_______ (essentiel
pour la ségrégation des chromosomes au cours de la
division cellulaire)
cinétochore
Nommez deux caractéristiques de l’ADN nucléosomal :
ADN nucléosomal est peu accessible pour
les protéines (facteurs de transcription)
• ADN nucléosomal est une structure
dynamique qui repose sur des interactions
faibles, donc non permanentes
Vrai ou faux : Un déroulement partiel de l’ADN
nucléosomal expose fréquemment les
extrémités de l’ADN (ex. positions 1 et 147)
pour la liaison par de protéines (protéine
1), mais plus rarement les positions
centrales (ex. position 73 par protéine 2)
Tout à fait vrai.
Outre sa dynamique inhérente, plusieurs complexes protéiques appelés ‘complexes de
remodelage du nucléosome’ influencent la stabilité de cette structure selon deux modes:
– Le mode coulissant (‘sliding’)
Tous les complexes de remodelage peuvent faire glisser l’ADN de liaison sur le
nucléosome pour modifier sa position
– Le mode de transfert
Certains complexes de remedolage peuvent transférer un nucléosome d’un segment
d’ADN à un autre
Décrivez le modèle coulissant :
a. Tous les complexes de ‘remodelage’ ont un
domaine qui utilise l’ATP comme énergie
pour glisser l’ADN de liaison sur le
nucléosome
b. Ceci brise les interactions avec les histones
sur 5 des 14 points de contacts (entre l’ADN
de liaison et le point d’ancrage du domaine
ATPase)
c. Les interactions entre ADN et histones
se reforment déstabilisant l’ADN avec
le point de contact 6
d. Comme une vague, les points de contact à partir du point 6 se brisent et se reforment un à un expulsant l’ADN excédentaire à l’extérieur du nucléosome
Vrai ou faux: Il existe plusieurs méthode de remodelage du nucléosome
Vrai
Vrai ou faux Tous les méthodes de remodelage du nucléosome ont la capacité de transférer le nucléosome d’un segment d’ADN à l’autre.
Faux
Comment se fait la liaison des complexes de remodelage?
• Par l’intermédiaire de domaines reconnaissant les queues modifiées (ou
non) des histones (Bromodomaine, Chromodomaine, Domaine SANT
ou PHD)
• Par le recrutement via une autre protéine de liaison à l’ADN
Qu’est-ce qui modifie les angles d’entrées et de sorties de l’ADN ?
La liaison de H1
Décrivez le filament de 30nm (qui est une structure de la chromatine)
Solénoïde d’environ 6 nucléosomes par tour avec un pas d’environ 110 Armstrongs stabilisé par l’histone H1. Son rapport de compactage atteint environ 40 (2e niveau d’organisation)
Les formes possibles sont le solénoïde ou le zigzag
Le chromosome dépourvu d’histone révèle que l’ADN est associé à une matrice centrale protéique (matrice cellulaire ou “scaffold”) Quelle est la taille des boucles ?
15 à 30 µm
30 µm = 300 000 Å; 300 000 Å /3,4 Å/pb
= 88 235 pb soit; ~ 90 kb/boucle
La matrice cellulaire contient plusieurs protéines, lesquelles ?
Topoisomérase de type II
•Protéines SMC (Structural maintenance of
chromosome)
Quel élément est nécessaire pour la ségrégation des chromosomes ?
Le kinétochore
Combien de point de contact avec l’ADN est brisé dans le complexe de remodelage de type coulissant ?
5 des 14 points de contact.
Que fait l’addition des groupements métyl et acétyl ?
Ceci enlève les charges positives des queues N-Terminales des histones, ce qui a pour effet de briser certaines interactions histones-ADN et histones-histones. Le résultat est souvent un histone moins condensée.
L’addition de différents groupements aux queues N-terminales des histones est
aussi spécifiquement reconnue par des domaines protéiques : lesquels ?
Bromodomaine = Lys
acétylée et Chromodomaine = Lys méthylée
L’absence de modification des
histones est aussi reconnue par une domaine, lequel ?
domaine SANT.
Qu’est-ce qui travaillent de concert afin de rendre plus ou moins accessible l’ADN nucléosomal pour les protéines qui jouent un rôle dans la transcription des gènes.
Les complexes protéiques responsables des
modifications des histones (ex. histone-
acétyltransférase) ou du remodelage de la
chromatine (ex. SWI/SNF)
Quand se fait l’assemblage du nucléosome ?
Dès que l’ADN est répliqué.
L’assemblage du nucléosome suit un ordre très précis, nommez en ordre d’apparition
Tétramère H3 et H4
tétramère H2A et H2B
Histone H1
Comment se fait la distribution du tétramère H3 et H4?
Le tétramère H3-H4 est distribué au hasard (modèle distributif) entre l’ADN parental et l’ADN nouvellement synthétisé (il ne se retrouve JAMAIS libre)
Comment se fait la distribution du tétramère H2A et H2B ?
Les dimères H2A-H2B sont libérés de l’ADN et les dimères H2A-H2B nouvellement synthétisés sont en compétition avec les anciens pour l’association avec le tétramère H3-H4
Vrai ou faux : Les modifications des histones du
tétramère H3-H4 sont conservées
Vrai
Sur quoi repose le fait que les modifications d’histones sont conservées ?
Les complexes protéiques modificateur d’histone possèdent généralement un domaine qui reconnait cette modification
Qu’est-ce que requiert l’assemblage des nucléosomes ?
La présence de protéine chapperonnes (chargées négativement).
Nommez les étapes de l’assemblage d’un nucléosome :
- Un facteur (PCNA) se lie à l’ADN exempt de nucléosome
- Ceci permet le recrutement d’un complexe CAF-1/ tétramère H3-H4
- Puis, le recrutement des dimères H2A-H2B liés à NAP-1
