Cours 5 à 8 Flashcards
Expression dans l’euchromatine et l’hétérochromatine
Euchromatine (non condensée) : régions riches en gènes
Hétérochromatine (condensée) : régions pauvres en gènes
Phase des chromosomes dans un karyotype
Métaphase arrêtée avec la colcemid
Nombre de molécules d’ADN chez un cellule en métaphase
92 molécules d’ADN
(23 paires ou 46 chromosomes répliqués)
Étapes de la mitose
- Prophase : chromatides sœurs sont condensées et liées
- Métaphase : Alignement des chromosomes sur l’axe
- Anaphase : séparation des chromosomes
- Télophase : cytocinèse
Types de chromosomes selon le centromère
I: Télocentrique - centromère près de
l’extrémité, bras court (p) presqu’invisible
II: Acrocentrique – bras long (q) beaucoup plus long que le bras court (q),
mais pas autant que télocentrique
III: Submétacentrique - p et q sont similaires mais pas égaux
IV: Métacentrique – p et q sont de tailles plus ou moins égales
Méthodes d’observation des chromosomes
- Cartographie cytogénétique
- Cartographie haute résolution
- Analyse par PCR et séquençage
Nombre de chromosomes anormal souvent observé dans les cancers
Aneuploïdie (dans le développement seulement 0,3% sont viables)
Une recombinaison homologue non allélique (pas la bonne séquence qui s’aligne) peut causer
Des duplications, des délétions, des inversions et des translocations
Concept de synténie
conservation évolutive de blocs de séquences lorsque deux groupes de chromosomes d’espèces différentes sont comparés
Le transposon Mariner
Il est autonome et utilise le concept «couper-coller» avec la Tpase qui se lie aux séquences ITR et ensuite la séquence est déplacée dans un autre dinucléotide TA
Que sont LINE, SINE et LTR et comment sont-ils déplacés?
Ce sont des rétrotransposons et utilisent le concept de «copier-coller». Il sont d’abord transcrit, puis réintégrés plus loin dans le génome
Caractéristiques des LINE-1
- Sont autonomes
- Possèdent 2 séquences codantes (ORF1 et ORF2)
- La réverse-transcriptase codée par ORF2 possède une faible processivité qui cause un transcription tronquée généralement
Ils dépendent de la machinerie des LINE et ne contiennent pas de protéine encodée
Les séquences Alu (SINE)
Sont des séquences encodant une enveloppe virale qui sont devenues non fonctionnelles au cours de l’évolution
Les rétrotransposons LTR (sont très similaires aux LINE1 dans leur mécanisme)
Définition pression sélective
Si la fonction du gène est importante pour la survie des cellules ou de l’organisme:
les mutations délétères seront perdues au cours de l’évolution car individus ou cellules ne pourront pas les transmettre aux
générations subséquentes
Par contre, une mutation bénéfique (long cou) sera conservée dans l’évolution
Raisons pourquoi les éléments mobiles sont conservés
- Possiblement impossible de s’en débarrasser étant donné leur nombre
- Les événements délétères sont rares (à l’échelle d’une espèce) donc la pression sélective est faible
- Génèrent de la diversité qui est peut-être bénéfique à l’échelle d’une espèce sur des temps évolutifs
Provenance du exon shuffling
La recombinaison entre des séquences répétitives permet une recombinaison homologue qui entraîne des réarrangements chromosomiques
Définition de paralogues
Duplication d’un gène qui permet sa spécialisation (sub-fonctionnalisation) ou l’acquisition d’une nouvelle fonction (néo-fonctionnalisation)
Définition pseudogènes
Sont des paralogues qui deviennent inactifs après une redondance (pas de pression sélective à le garder comme ne sert à rien)
Peuvent aussi être exprimés et deviennent ARN interférents
Les gènes de globines sont un exemple de
paralogues
cause l’anémie (perte de fonction des globules rouges) due à une synthèse anormale des chaînes de globine (nombre de gène est réduit et formation d’un gène hybride anormal dont l’expression réduite)
Thalassémie (syndrome de Lepore)
Encodent les ARN de transferts utilisés lors de la transcription des ARN messagers en protéine; transcrits par la ARN polymérase III
tDNA
Définition de gènes répétés en tandem
Gènes se suivent en répétitions toutes identiques et sont séparés par des séquences non-transcrites
Exemple de gènes en tandem
- ARNr, chez l’humain, blocs de 300-400 copies sur 5 chromosomes
- gènes d’histones, nombre de copies égal pour les 5 types d’histones pour éviter les histones libres qui ferait précipiter
Séquences obtenues par cross-overs qui s’accumulent avec le vieillissement et qui empêche la machinerie de réplication de jouer son rôle en séquestrant
« extra-chromosomal ribosomal circles » ou ERC
Qu’est-ce qui se passe lors d’erreur dans les séquences en tandem?
La conversion génique homogénéise les séquences entre elles. C’est une recombinaison qui est conservatrice puisqu’une seule répétition est modifiée en se basant sur l’autre. La fréquence est augmentée par la proximité
Séquences relativement courtes répétées en tandem (short tandem repeats ou STR)
ADN satellite
Comment sont générées les ADN satellite
Glissement ou mauvais appariement
Le polymorphisme de quelles séquences est utilisé en médecine légale?
STR
Cause de la maladie d’Huntington
L’expansion d’un triplet CAG qui a un mécanisme d’amplification semblable aux séquences satellite. Lorsque plus de 35 répétitions, formation d’agrégats dans les neurones
Cause l’arrêt de la prolifération cellulaire, la senescence
Le raccourcissement des télomères :
une fois qu’ils sont trop courts, sont perçus comme dommage à l’ADN donc blocage du cycle cellulaire
Nucléoproteine qui contient un ARN et une activité réverse transcriptase et qui permet d’éviter la senescence
Télomérase exprimée dans les cellules germinales par exemple ou dans les cancers
Différents niveaux d’organisation de la chromatines
- Double hélice d’ADN
- complexée avec un octamère d’histone (H2A, H2B, H3, H4) pour faire des nucléosomes
- formation des chromatosome avec l’ajout de H1
- Formation de solénoïdes
Organisation de l’ADN dans les spermatozoïdes
Les protamines, riches en arginine, remplacent les histones. Ensuite, forment des toroïdes
Espace entre les territoires dans le noyau cellulaire
domaine inter-chromatine
Où se situe un chromosome petit et riche en gènes dans le noyau chez les humains?
Proche du centre du noyau
Régions du noyau qui ont diverses fonctions et interactions avec la chromatine et qui se forment et se défont selon les conditions
Corps nucléaires (exemple le nucléole)
Pourquoi la thymine remplace l’uracile dans l’ADN?
Dans l’ADN génomique les uraciles sont réparées en cytosine par une déamination. La cellule aurait donc évoluée à avoir de la thymine pour éviter de confondre uracile et cytosine.
Comment on appelle les gènes qui sont exprimés dans toutes les cellules?
Expression ubiquitaire, e.g.,
gènes “housekeeping”
Expression de gène spécifique dans une cellule grâce au contrôle transcriptionnel
Différentiation
Méthode qui mesure l’abondance des ARN avec l’utilisation de fluorophores intercalés dans l’ADN qui sont mesurés à chaque cycle.
RT-PCR (real-time PCR/PCR quantitatif)
Méthode d’analyse du transcriptome qui quantifie tous les gènes présélectionnés.
Analyse à haut débit du transcriptome par microarray ou puce à ADN
Méthode d’analyse du transcriptome qui utilise une reverse transcription (convertit les ARNm en ADNc) et un séquençage à haut débit des ADNc qui permet l’alignement des
séquences au génome. On mesure ensuite le nombre de fois qu’un ADNc associé à un gène
donné est séquencé pour quantifier son expression.
Analyse à haut débit du transcriptome par ARN-seq
Méthode qui regroupe différents gènes dont l’expression se comportent de façon similaire (au niveau statistique) dans certains échantillons vs d’autres au cours d’une expérience pour permettre de décrypter l’analyse transcriptomique.
Analyse par “heat map” des données transcriptomiques
Étapes de la transcription eucaryote
- Initiation
- Élongation
- Terminaison
Les séquences UTR
Sont des séquences non traduites sur les ARNm qui font partie des exons et qui encadrent les parties codantes
L’ARN pol II et facteurs de transcription de
base (RNAPII) se lient aux éléments de base du promoteur pour former le
Complexe de pré-initiation (PIC), pol II ne peut pas se lier à l’ADN seul
Quelques éléments de base d’un promoteur eucaryote
- Boîte TATA: (TATA(T/A)A(A/T) ≈ 30 pb en amont du TSS. Séquence bien définie dans seulement 10-25% des promoteurs
eucaryotes. Boîte TATA souvent dans gènes régulés: expression dans types cellulaires précis ou induits par stimuli. - Site BRE (B recognition element): Souvent présent avec boîte TATA (en amont ou aval de la boîte TATA)
- Inr: Site fréquent entre -2 et +4. Englobe le site d’initiation de la transcription. Séquence la plus simple qui permet d’activer la transcription d’un gène. Peut fonctionner avec ou sans boîte TATA.
- DPE (Downstream Promoter Element) entre +28 et +32. Peut fonctionner avec ou sans boîte TATA.
- MTE(Motif Ten Element): présents à certains promoteurs. Peut fonctionner avec ou sans boîte TATA.
Les facteurs de transcription (TF) de base chez les eucaryotes
6 facteurs qui, avec la RNAPII, forment l’appareil de transcription de base: TFIIA, B, D, E, F, H
Deux modes d’initiation de la transcription
Mode focalisé : un ou peu de sites rapprochés (souvent avec boîte TATA) avec gènes régulés
Mode dispersé : plusieurs sites faibles (souvent sans boîte TATA) avec gènes housekeeping
régions régulatrices distales qui peuvent agir à distance (plusieurs kb) et favoriser ou inhiber l’expression. Situés en amont ou en aval du promoteur.
Enhancers
Régions régulatrices qui lient des régulateurs protéiques distincts des facteurs de transcription de base à ≈100 bp en amont du TSS
Séquences proximales
Méthode d’identification d’éléments
régulateurs dans les promoteurs eucaryotes dans laquelle on utilise la luciférase
promoter bashing
2 types de transcription régulés par les récepteurs nucléaires
Classe 1 : Liaison du ligand cause translocation du récepteur au noyau, où il active la transcription
Classe 2 : Le récepteur est constitutivement nucléaire et lie un co-répresseur: inhibe la transcription. La liaison du ligand cause dissociation du corépresseur et liaison d’un co-activateur, ce qui active la transcription
Régions d’ADN qui bloquent l’action non désirée d’un enhancer sur un promoteur
Isolateurs
Quelques domaines/motifs protéiques de liaison à l’ADN
- Doigt de zinc
- Hélice-tour-hélice
- Zipper de leucine
- Hélice-boucle-hélice
Exemple d’hétérochromatine facultative
Corpuscule de Barr. Un des chromosome X est inactivé
2 exemples du lien entre région chromosomique active en
transcription et décondensation de la chromatine
- Chromosomes polytènes
- Chromosomes en goupillon
Quelles régions de l’ADN sont plus sensibles à la DNAse I?
L’ADN des régions actives en transcription, sous forme de chromatine décondensée
Étapes pour ChIP
- pontage au formaldéhyde pour lier les protéines à l’ADN
- Immunoprécipitation avec anticorps d’anticorps
- Purification de l’ADN associé après isolation des protéines
- PCR quantitatif pour identifier les séquences
4 familles principales de complexes de remodelage de la chromatine qui utilise l’ATP
SWI/SNF, ISWI, CHD et INO80
4 mécanismes pour le remodelage de la chromatine
- Glissement des nucléosomes
- Ejection du nucléosome
- Ejection du dimère H2A-H2B
- Remplacement du dimère H2A-H2B
Méthode pour l’identification des modifications au histones
Spectrométrie de masse
Modification aux histones sur les lysines qui décompacte l’ADN et est associée à l’euchromatine
Acétylation
Enzymes impliquées dans l’acétylation
les lysines des histones peuvent être acétylées par des “histone acétyltransférases” (HAT) et déacétylée par des “histones déacétylases” (HDAC). L’acétylation est prise sur l’acétyl-CoA
Modification au histones qui influence les fonctions de la chromatine en recrutant des protéines à la chromatine et en gardant la charge positive des lysine ou des arginines
Méthylation
Enzymes impliquées dans la méthylation des histones
La méthylation est catalysée par des méthyltransférases et retirée par des déméthylases. Le méthyl vient du S-adenosyl methionine (SAM).
La di-méthylation de H3K9 entraîne
Une répression dans la transcription
Modification aux histones qui rend la charge des résidus sérine, thréonine, tyrosine négative et qui favorise l’acétylation ou la méthylation/déméthylation d’autres résidus
Phosphorylation catalysée par des kinases avec un groupe phosphate de l’ATP
Modification aux histones souvent liée à la dégradation des protéines
Ubiquination
Endroit où la méthylation se produit sur l’ADN
Îlots CpG. La méthylation de l’ADN est associée à la répression transcriptionnelle
Enzymes impliquées dans la méthylation de l’ADN
Catalysée par enzymes DNMT (de novo Methyl Transferase), Enlevée par des protéines appelées TET
La déamination des cytosines méthylées donne
Des thymines qui ne sont pas détectables ou réparées. Donc instabilité et mutations dans l’ADN
