Génétique moléculaire Flashcards
Les 3 lois de Mendel
1-Croisements de 2 homozygotes AA et BB pour différentes allèles -> 1e génération = identique et hétérozygotes (croisement de AA et BB = 4 progénitures AB = 1/4
2-
->Croisements de 2 hétérozygotes AB et AB -> 1/4 = AA, 1/4 = BB et 1/2 sera AB
->Croisements d’1 hétérozygote AB et d’1 homozygote BB -> 1/2 sera AB et 1/2 sera BB
Faire l’arbre :
-Les 2 allèles du bout donne 2 allèle proche
-Les 2 allèles du centre donne 1 allèle proche et 1 allèle loin
3-Les différents traits qui ségrègent sont transmis indépendamment
Nucléoside vs nucléotide, ARN vs ADN : les différences entre les 2
NucléoSIDE = base + sucre
->Désoxyribonucléoside
->Ribonucléoside
NucléoTIDE = base + sucre + phosphate (c’est un nucléoside phosphaté)
->Désoxyribonucléotide
->Ribonucléotide
ADN vs ARN : ce qui les distinguent
-Structure :
ADN : linéaire avec 2 brins antiparallèles, orientation 5’ vers 3’, ponts hydrogène lient A-T et C-G, + stable car 2 brins = redondance, on a retrouvé l’ADN de mammouth
ARN : 1 seul brin, plus labile que l’ADN, + fragile, se dégrade vite
-Sucres
ADN = désoxyribose (a 1 oxygène en moins que le ribose)
ARN = ribose
-Bases azotées
ADN : A-G-C-T = thymine
ARN : A-G-C-U = uracile
Structures secondaires et tertiaires de l’ADN/ARN + leurs 3 propriétés physico-chimiques
Secondaire :
-> ADN : forces de torsion = apparence naturellement torsadée avec un grand et petit sillon
-> ARN : 1 brin, structure secondaire varie +++, molécules repliées sur elles-mêmes (les bases ont des affinités entre elles donc essaient de s’arimer ensemble ce qui cause le repliement du brin)
Tertiaire :
-> ADN : l’ADN s’enroulent autour de protéines, les histones, ce qui permet de réduire son diamètre afin qu’il puisse entrer dans le noyau de la cellule -> forme un nucléosome -> chromatine
-> Chromatine : brin d’ADN condensé ++ et c’est ce qui forme les bras des chromosomes
Propriétés physico-chimiques des acides nucléiques :
-> On les exploite +++ :
1-Se dénature sous l’effet de la température et pH
2-Ont la capacité de se renaturer et revenir à la molécule initiale
3-Hybridation moléculaire : un petit fragment d’ADN est capable d’aller se lier avec une séquence complémentaire pour former un double brin stable
Synthèse des nucléotides : les 6 étapes
1-Les bases sont des dérivées d’acides aminés
2-Synthèse de ribonucléoSIDES diphosphates
3-Les nucléosides ont des groupements phosphate facilement interchangeable -> des enzymes kinases phosphorylent les groupements = nucléotides
4-Nucléotides ont plusieurs fonctions, dont servir de substrat à l’ARN polymérase
5-Pas de formation d’UTP sinon ADN polymérase serait tentée de l’utiliser
6-Voies des pentoses impliquées dans la synthèse des nucléotides en fournissant du NADPH
Synthèse de l’ADN : réplication de l’ADN + réparer une erreur de réplication
-ADN contient toutes les infos pour élaboration et fonctionnement d’un organisme
-> Toutes les cellules nucléées d’un organisme contiennent une copie du génome complet sous forme d’ADN dans son noyau, donc toutes les molécules d’ADN sont identiques (rares exceptions)
->Pour que chaque copie se retrouve dans chaque cellule, l’ADN soit se répliquer au moment de la mitose pour que chaque cellule fille contienne une copie du génome issu de la cellule mère
-19 000 gènes : possible de reconstituer un visage à partir de l’ADN d’un mort
RÉPLICATION
1-Plusieurs points de réplication se trouvent sur le double-brin d’ADN et partent en même temps : des enzymes hélicases séparent les 2 brins
2-Des bases (substrats) sont ajoutées à chaque brin par l’ADN polymérase maintenant séparé formant des réplicons et ce, dans les 2 directions en même temps
3-Les bouts finissent par se rejoindre et d’autres enzymes, l’ADN polymérase, les attachent pour former un total de 4 brins : 2 nouveau et 2 ancien
-> Les double-brins sont toujours formés de 1 brin vieux + 1 brin nouveau
Détecter une erreur
-> pour distinguer le vieux du nouveau brin pour vérifier si erreur dans la réplication et savoir lequel est le brin original : regarder lequel est méthylé -> si métahylé, c’est le nouveau brin.
-> Une fois l’erreur reconnue, la liaison entre le sucre et la base erronée est coupée en plus de celles des bases avoisionnantes. Les bases sont remplacées par l’ADN polymérase et le nouveau segment est lié par la ligase = mécanisme d’excision-réparation
->Le taux d’erreur est réduit par cette vérification entre le brin original et nouveau car l’ADN polymérase attache les nouvelles bases sur une plus petite zone = moins de chances d’erreur
Réparation de l’ADN : importante et agents qui agressent
La réparation de l’ADN est nécessaire car l’ADN est constamment soumis à des agents physiques et chimiques qui peuvent : rupturer le brin, substituer des nucléotides, former liaisons covalentes, oxyder etc = mutation
Agents physiques : rayons UV (radiation)
Agents chimiques : endo (radicaux libres, ions superoxides, peroxide d’hydrogène) ou exogènes (virus)
Les gènes : les 3 classes de gènes, les 2 types de gènes, les 3 types de séquences possibles au sein d’un gène
Classe I : ARN ribosomale (messager)
Classe II : va coder pour une protéine = seulement 25% du génome
Classe III : ARN transfert, ne se traduit pas en protéines
**Gène = unité fonctionnelle du génome
Gènes domestiques :
-> Codent pour le métabolisme basal, la réplication/réparation de l’ADN, protéines structurelles
Gènes spécialisés :
-> Codent pour récepteurs hormonaux, hormones peptidiques, NT, protéines photosensibles, anticorps
Séquences non transcrites : les régions régulatrices
Séquences transcrites mais non traduites : codons de terminaison
Séquences transcrites et traduites = séquences codantes
-> Ces différentes séquences sont ce qui permet de réguler la synthèse de protéines en disant où, quand, combien pour exprimer les gènes au bon moment et produire les bonnes protéines
Transcription de l’ADN : les 6 étapes, régulation de la transcription
Passage de l’ADN -> ARN
1-Régions régulatrices : non transcrites en ARN, se trouvent en amont du 1e exon
2-Régions promotrices (stimulatrices) : non transcrites en ARN, se retrouvent juste après la région régulatrice en amont du 1e exon -> là où le complexe de transcription va s’installer, l’ARN polymérase II
3-Le codon d’initiation de traduction placé au début du 1e exon et est transcrit en ARN et qui sera traduit en le 1e acide aminé du polypeptide
4-Les séquences suivantes de l’ADN sont transcrites en ARN où les bases T sont remplacées en U par le complexe de transcription
5-L’ARN subit des modifications = maturation
->Ajout d’une queue poly-A, nécessaire à la synthèse protéique durant la traduction
->Épissage : les introns sont retirés et les exons sont tous collés
= une fois toutes les modifications subies, on dit que l’ARN est mûr et on l’appelle ARNm
6-ARNm est expédié dans le cytoplasme
RÉGULATION
-Principalement via les régions régulatrices et promotrices : situées toutes 2 en amont du 1e exon donc non transcrite
-Régions régulatrices précèdent toujours le codon d’initiation : doit être reconnu par les facteurs de transcription, des protéines, pour donner le drapeau vert à la transcription = mécanisme qui fait que ces séquences contrôle la transcription
-Régions promotrices : peuvent être présentent n’importe où à l’intérieur du gène -> ont comme effet d’augmenter la production d’ARNm = un BOOST
-> L’activité de ces régions peuvent être modifiée, ex : en ajouter un groupement phosphate à son facteur de transmission = ne se lie plus à la région = bloque la production d’ARNm ou pourrait la stimuler
Traduction de l’ADN : rôle des ARNt, les 3 étapes, les modifications post-traductionnelles
ARNm -> polypeptides
4 bases, 22 acides aminés -> on lit des codons qui permettent 64 possibilités de codons
-> Codons d’initiation et terminaison + codons synonymes qui codent pour le même acide aminé
-> Toujours le même codon d’initiation donc toujours le même 1e acide aminé, mais coupé par le suite
Les acides aminés sont beaucoup plus petits que les acides nucléotidiques de l’ARN
->l’ARN de transfert (codés par gènes classe III) est ce qui permet de lier l’acide aminé au codon via un anti-codon (séquence inverse et complémentaire à l’ARNm) = essentiel à la traduction
-> Ce sont donc les ARNt qui sont les traducteurs, MAIS ce sont des enzymes qui conaissent le code génétique et assure la correspondance entre le bon codon et acide aminé (l’ARNt est le pont entre les 2)
1-Initiation : trouver le codon d’initiation
2-Élongation : la traduction, ajout d’acides aminés et de liens peptidiques
3-Terminaison : arrêt par le codon de terminaison, séparation entre ARNm et protéine et polypeptide libéré dans le cytoplasme, hors du ribosome
**Codon d’intiation est traduit en acide aminé, mais pas le codon de terminaison
Modifications post-traductionnelles : structurales et chimiques, surviennent dans la cellule avant qu’elle soit expédiée hors de la cellule vers son site d’action
BREF : transcription -> traduction -> modifications post-traductionnelles -> transport
Génome humain, les 2 causes de la variation génétique : mutations (nommer des causes) et recombinaison méiotique
Caryotype humain :
-> 23 paires de chromosomes = 46 chromosomes au total, dont 1 paire de chromosome sexuel (femme = XX et homme = XY)
Génome : moins de 1,1% codent pour des protéines, seulement 25% du génome est connu (20 000 gènes)
-> Les virus ont de petits génomes
-> Pas 2 personnes sont génétiquement identiques. Pourquoi? En raison de la variation génétique
VARIATION GÉNÉTIQUE
-Variation au sein d’une population est nécessaire à la survie et la garantie -> polymorphisme = pour un gène donné, il en existe plusieurs versions chez différents individus -> versions se traduisent par des différences de séquences jusqu’à des différentes de la protéine traduite et sa fonction
Les 2 causes de variation génétique
1-Mutations : tout changement dans la séquence d’un gène -> peut modifier son expression ou produire une protéine anormale.
-> Peut être causé par une erreur lors de la transcription qui a été échappée, par un agent agressant ou transmise de génération en génération
2-Recombinaison méiotique : brassage des gènes durant la méiose = produit des chromosomes hybrides, où du matériel génétique a été échangé entre les chromosomes = expliquent les différences frères et soeurs
Pathologie moléculaire : causée par une anomalie dans le système de synthèse des protéines
Classification des mutations génétiques (3 classifications) et recombinaison méiotique (ses caractéristiques, moment où elle survient, nombre de recombinaisons)
Selon le type de cellules où les mutations se sont poduites :
1-Somatiques : ne sont jamais transmises (ex : mutation seulement présente dans le poignet ne sera pas transmise)
2-Germinales : mutation sera portée par les gamètes donc toujours transmissible
3-Constitutives : héritée d’un parent et présente dans TOUTE les cellules (somatique ET germinale)
Selon l’impact de la mutation sur la protéine formée :
1-Muette : aucun effet sur la protéine
2-Faux sens : change un acide aminé pour un autre (parfois heureusement un codon synonyme)
3-Non sens : produit un codon de terminaison = les + méchantes
Selon la perte ou ajout de bases :
1-Changement de séquence : 1 seul nucléotide est modifié, fréquente ++, serait à l’origine de 70% des maladies génétiques si survient dans une séquence codante
2-Délétion : on perd du matériel génétique -> perte de 1 ou plusieurs nucléotides
3-Insertion : on gagne du matériel génétique -> ajout de 1 ou plusieurs nucléotides
RECOMBINAISON MÉIOTIQUE
-Échange de matériel entre les paires de chromosomes homologues = formation d’une gamète UNIQUE
-Chaque événement de recombinaison est INDÉPENDANT d’une méiose à l’autre (différences frères et soeurs)
-> 1 cellule souche diploïde forme 4 gamètes haploïde après 2 méiose. La recombinaison survient durant la 1e méiose.
-30 recombinaisons surviennent à chaque méiose
Diagnostics génotypiques : l’utilisation des marqueurs génétiques, ses 3 indications, les techniques, les 3 types de diagnostics
Les MARQUEURS GÉNÉTIQUES
-La variation de la séquence d’ADN en cause de la formation d’allèles différents à un locus précis du gène chez une personne p/r à l’autre. Il est toujours localisé à un endroit PRÉCIS du gène
-> Marqueurs peuvent être phénotypiques, phénotypiques biochimiques (groupe sanguin) ou de l’ADN
-> Peuvent être extragéniques, intragéniques ou juxtagéniques
-Les marqueurs permettent de savoir quelle section de chromosome a reçu l’enfant ET si des recombinaisons sont survenues
Indications du diagnostic :
1-Confirmation diagnostique
2-Diagnostic de porteur
3-Diagnostic pré natal : trisomie
+ détecter rejet greffon, caractéristiques d’une tumeur
Techniques :
-Via l’ADN = facile, présent dans tous les tissus
-Via l’ARN = pratique car contient seulement les exons, MAIS on doit prélever le tissu spécifique visé par la mutation (ex biopsie pour cancer)
-Via protéine : vérifier présence ou non, peu coûteux
1-Indirect
->Utilise marqueurs de chaque côté du gène donc on ne teste pas directement le gène atteint. On a donc besoin d’un cas index = personne de la famille atteinte, pour pouvoir comparé les marqueurs du cas index à ceux de la personne à l’étude
-> Sans cas index = pas possible
-> % de risque de double recombinaison = le plus élevé car + les marqueurs sont loin du gène, + ils ont de risquent de recombiner = risque qu’une recombinaison ait lieu et qu’une mutation ne soit pas détectée
->Ex : madame a 2 frères atteints = cas index -> on utilise les marqueurs de chaque côté des gènes de ses frères pour déterminer si madame a reçu le gène sur l’un de ses chromosomes. Si oui, on peut ensuite faire la même chose chez ses enfants et vérifier la présence de ces marqueurs. Si enfant garçon qui reçoit chromosome normal de la mère, on peut prédire qu’il ne sera pas atteint, SAUF si double recombinaison (le gène muté attardé est allé sur le chromosome dit normal durant le méiose, mais risque faible
-> Ex de marqueurs non informatifs : si paire de chromosome homozygote pour un marqueur donné, on dit qu’ils sont non informatifs et il n’est pas possible de savoir à partir de ces marqueurs si enfant sera atteint
2-Semi-direct
-> Possible lorsqu’on a localisé le gène précisement -> utilise donc des marqueurs génétiques de chaque côté du gène, mais ils sont beaucoup plus PROCHES
-Cas index nécessaire quand même pour comparer les marqueurs, + il y a de personnes sollicitées = plus les risques de se tromper sont faibles
-> % de double recombinaison plus faible
3-Direct
->Mutations identifiées et localisées : on analyse directement l’analyse de la personne pour vérifier si mutation présente
-> Pas besoin de cas index
-> Risque de double recombinaison nulle car n’utilise pas les marqueurs
Diagnotic génotypique : les 2 règles du calcul de probabilité
1-Probabilité de 2 événements indépendants surviennent chez un même individu = PRODUIT des probabilités de chaque événement
-> Ex : double recombinaison
2-Probabilité que l’UN ou l’AUTRE de 2 événements indépendants surviennent chez un même individu = SOMME des probabilités de chaque événement
-> Ex : simple recombinaison
Les 5 limites du diagnostic génotypiques
1-Néomutations : mutation germinale qui n’est pas exprimée chez aucun des parents = aucune histoire familiale, DONC si analyse génotypique normale, n’assure pas que enfant n’est pas à risque d’être atteint
2-Hétérogénéité génétique : même maladie peut être causée par différents gènes et plusieurs gènes mutés peuvent causer une même maladie
-> Serait coûteux de chercher TOUTES les mutations connues d’un gène pour s’assurer de détecter la maladie donnée
-
3-Conseil génétique requis dans les cas complexes, ce qui n’est pas toujours possible
3-Mosaïques somatiques (germinales aussi) : certaines mutations apparaissent seulement dans une fraction des cellules, si prélèvement sanguin analyse la fraction de cellule non atteinte, faux négatif
4-Pénétrance : seulement une proportion (petit %) des personnes ayant le génotype atteint développeront la maladie -> devient mêlant pour l’utilisation des cas index (une personne qui n’a pas la maladie pourrait quand même avoir la mutation)
5-Phénocopies : les Sx présentés par le cas index ne sont pas causés par le maladie étudiée, mais y ressemblent beaucoup (ex : être retardée, mais c’est causé par une autre maladie que celle étudiée) = cas index non valide
Les 3 modes de transmission
Autosomale récessif
-> Autosomale : atteint gars + filles
-> Récessif : atteint seulement une fraterie (père/mère + frères/soeurs), les 2 parents doivent être porteurs
Autosomale dominant
-> Autosomale : atteint gars + filles
-> Dominant : atteint plusieurs générations et plusieurs branches, 1 seule copie est nécessaire pour s’exprimer. Si 1 parent est atteint certains de ses enfants risquent de l’être, si aucun parent atteint = aucun enfant atteint
Lié au sexe récessif
-Lié au sexe : garçons atteints seulement. Tous les garçons atteints sont reliés par une même mère, car c’est elles qui transmettent leur X muté
