I. Support génétique Flashcards
Le génome viral
Les virus sont des assemblages plus ou moins complexes entre des protéines et un acide nucléique, qui peut être soit de l’ADN, soit de l’ARN, mais jamais les deux.
Ils sont des parasites absolus : dépourvu de ribosomes, tARN, enzymes etc -> utiliser ceux de la cellule-hôte.
Conclusion de l’expérience de Fred Griffith, repris par Oswald Avery en 1944
Présence d’un facteur transformant
50s -> ADN
Information génétique est portée par
- ADN : majoritaire
- ARN : chez certains virus
Conservation de l’information génétique, transmission de l’information génétique
La réplication
Expression de l’information génétique
La transcription et la traduction
Les archées
Microorganismes unicellulaires procaryotes (pas de noyau dans la cellule)
Souvent trouvées dans des environnements extrêmes (température, salinité, pression, anaérobie…)
Certaines caractéristiques bactériennes mais d’autres plus proches des eucaryotes (ex transcription ou réplication) + certaines caractéristiques spécifiques
Ce qui diffère d’une espèce à l’autre
Localisation
Nombre de mlcls d’ADN
longueur
Forme (linéaire ou circulaire)
Séquence
《Procaryote》
Noyau ou pas? Où se trouve l’ADN? C’est quoi nucléoïde?
Pas de noyau.
ADN libre dans le cytoplasme (souvent ancré en un ou plusieurs points de la membrane plasmique)
Nucléoïde : la région d’une cellule procaryote qui contient l’ADN)
《Procaryote》 plasmides
ADN double brin circulaire
Présence de gènes supplémentaires non essentiels (résistance aux antibiotiques, capacité d’utiliser des composés complexes tels que le toluène comme ssource de carbone)
Peuvent être transmis d’une bactéries à une autre
《Eucaryote》 Génome nucléaire des êtres vivants unicellulaires (levure) ou pluricellulaires
L’ADN situé dans le noyau
ADN + les histones = chromosomes (1 mlcl d’ADN linéaire par chromosome)
《Eucaryote》 Autres types d’ADN
ADN mitochondriale
ADNdans les chloroplastes
Génome de E.coli
1 chromosome circulaire de 4,6 Million pb, 1 seule copie
4400 gènes identifiés, forte densité, compacte
Contient très peu d’ADN non codant
Gènes non morcelés (pas d’introns)
Présence d’opéron
La grande majorité de cet ADN code pour des protéines ou des ARN non codant essentiel
Génome de homo sapiens
22 chromosomes + X et Y, 2 copies => 46 chromosomes
Linéaire, 3200Mb
20000 gènes, faible densité
300 000 introns
《Procaryote》 lieu de la transcription et la traduction des ARN
Cytosol
《Eucaryote》 Lieu de la transcription et traduction
Transcription, maturatiin des ARNm : dans le noyau
Traduction des ARN matures en protéines : dans le cytoplasme.
Le transport depuis le noyau jusqu’au cytoplasme est très sélectif : les pores nucléaires contrôlent l’exportation des seuls ARNm matures (transport actif).
Les ARN polymérases, les histones transitent du cytoplasme vers le noyau.
Séquence d’insertion IS (Insertion sequence)
Une courte séquence d’ADN (700-2500pb) fonctionnant comme un transposon mais n’encode que des protéines impliquées dans les activités de transposition (transposase, resolvase)
nombre et position variable
《Procaryote》2 mécanismes de transpositions utilisés par les transposons ADN
- Transposition réplicative (copier/coller) : enzymes transposase et resolvase. Pour des transposons type Tn3
- Transposition conservative (couper/coller) : enzyme transposase. Pour des transposons composites ( 1 paire d’élément IS autour d’une région contenant un ou plusieurs gènes)
《Procarytote》 ITR
Inverted Terminal Repeat
Les 2 débordants d’un transposon
《E.Coli》Transposon Tn3
Elément mobile complexe, porte le gène bla codant pour beta-lactamase (résistance à Ampicilline)
Transposon
Élément mobile d’une séquence d’ADN
Peut être un ou plusieurs gènes de résistance à un antibiotique, résistance aux métaux lourds, production de toxine, protéines de structure,etc)
Cette séquence est encadré par deux séquences de nucléotides qui déplaceront la séquence qu’elle encadre (IS)
Peu fréquent dans les petits génomes (bactéries, levures)
Fréquent dans les grands génomes (45% du génome de l’homme, plus de 70% chez le maïs)
3 Types de chromosomes en fonction de la taille et de l’index centromérique
- métacentriques: deux bras de taille équivalente
- submétacentriques: bras court plus petit
- arocentriques: bras court très coutr
Locus
Région précise d’un chromosome
Exemple: gène x se trouve en 4q21.3
4: région définit par des repères structuraux
q : bras long (bras court est noté p)
2: nombre des bandes visualisés par coloration
La numérotation se fait du centromètre vers le télomètre et permet de nommer des positions précises sur le chromosome.
Hétérochromatine constitutive
L’hétérochromatine constitutive est définie comme une région génomique hypercondensée, très compacte , généralement constituée d’ADN hautement répétitif.
Pas ou peu de gènes transcrits.
Un tel matériel a généralement une faible densité de gènes et est généralement associé aux régions télomériques et péricentriques des chromosomes.
Rôle structure
rDNA
Recombinant DNA
Il existe trois méthodes différentes pour fabriquer l’ADN recombinant. Elles sont
- Transformation (insert+vecteur injectés dans des bactéries comme E.coli)
- Introduction de phages (utiliser un phage au lieu d’une bactérie)
- Transformation non bactérienne (ADN injecté directement dans le nucléus de la cellule
28S, 18S, et 5,8S rARN
Ribosomal RNA is made of two units, the large one and the small one. The large subunit is called 60S; the small one is called 40S.
The 60S has three main subcomponents: 5S, 5.8S, and 28S; the 40S includes the 18S subcomponent.
S
the Svedberg coefficient and is a measure of the rate of sendimentation under the influence of density gredient sedimentation.
Rôle de centromère
Nécessaire à la ségrégation des chromosomes
Contiennent des séquences répétées (taille 171pb chez l’homme), peu de gène
Télomères
Marquent l’extrémité des chromosomes : centaines de répétition de TTAGGG
Composition du génome humain
- Gènes (présence de séquences codantes): les gènes uniques, les familles de gènes, les gènes répétés en tandem.
- Séquences non codantes : pseudogènes et autres reliquats de l’évolution, séquences répétées: répétition dispersées et répétitions en tandem.
V/F: Dans le génome humain, le nombre de l’ADN intergénique est supérieur que le nombre de gènes
Vrai.
Génome humain : 3200 Mb
Gènes et séquences apparentées : 1200 Mb
ADN intergénique (Séquence d’ADN non transcrit, séparant les gènes à l’intérieur des unités répétées) : 2000 Mb
Séquence Alu
Séquence d’ADN répétée de façon dispersée dans le génome des primates et des rongeurs.
Les séquences Alu sont des séquences répétées non codantes d’environ 300pb du génome humain. Il peut y avoir jusqu’à 500 000 copies. Cela induit des recombinaisons inter-alu qui peuvent altérer des gènes ou favoriser des remaniements chromosomiques. La séquence Alu la plus courante est un pseudogène de 282 nucléotides, répété 100 000 fois dans l’ADN de l’Homme.
On trouve dans cette séquence un site de restriction par l’enzyme Alu I.
AluI est l’enzyme de restriction qui coupe ces séquences.
Pseudogène
Gène inactif, ayant une structure homologue à celle d’un autre gène, qui ne peut être traduit en une protéine fonctionnelle, par suite d’une lésion moléculaire comme une substitution, une délétion, une insertion, par ex..
Certains gènes ancestraux peuvent avoir subi des mutations au cours des âges, laissant dans le génome une séquence inactive ; cela se trouve surtout pour les gènes qui, par duplication, sont en nombre excédentaire pour la synthèse d’une protéine donnée. Ce peut être aussi le cas de gènes qui ont été insérés dans le génome par rétrotranscription d’un RNA., puis inactivés. On a identifié un très grand nombre de pseudogènes homologues de gènes intervenant dans le système immunitaire (gènes de chaines lourdes et légères des immunoglobulines, gènes des TCR etc.). Certains gènes VH ou D ont été localisés hors du chromosome 14.
V/F: Les gènes dupliqués s’occupent 50% des gènes chez les vertébrés
Vrai
Famille de gènes
Un ensemble de gènes dupliqués codant pour des protéines similaires mais pas identiques
Gène de l’hémoglobine
L’hémoglobine possède une structure quaternaire caractéristique de nombreuses protéines à sous-unités globulaires dont laséquencediffère selon lesespèces. Il existe également des variantes d’hémoglobines au sein d’une même espèce, bien que l’une de ces variantes soit généralement largement prépondérante sur les autres. Chez l’Homme, la forme prépondérante d’hémoglobine est appelée hémoglobine A; elle est codée par lesgènesHBA1,HBA2etHBBsitués sur lechromosome 16pour les deux premiers et sur lechromosome 11pour le dernier.
Chez l’embryon, tétramères: α2ε2, ζ2ε2, ζ2γ2 et α2γ2 ;
Chez le foetus: α2γ2 (et α2β2);
Chez l’adulte, en majorité, tétramère: α2β2 (mais aussi α2δ2 et α2γ2).
Origine des différents variants de gènes
Les multiples gènes globines se sont formés au cours de l’évolution à partir d’un gène ancestral unique via des duplications et divergences. (Mutation ponctuelle)
Mutation ponctuelle
un changement de la structure du gène, affectant un à plusieurs nucléotides (entre un et dix).
Il existe quatre types de mutations ponctuelles :
mutation par substitution : remplacement d’un (ou plusieurs) nucléotides par un autre (ou plusieurs autres) ;
mutation par insertion : ajout d’un ou plusieurs nucléotides ;
mutation par délétion : perte d’un ou plusieurs nucléotides.
mutation par inversion : permutation de 2 désoxyribonucléotides voisins ;
La mutation, pour être exprimée, doit être une substitution par un ou plusieurs nucléotides donnant un codon codant un acide aminé différent de celui donné par le nucléotide initial, sinon la mutation est dite silencieuse (sans effet sur la transcription en protéine, et son activité, si la séquence est un gène).
3 conséquences de mutations ponctuelles
- Mutations silencieuses: changement dans la séquence d’ADN, pas de changement dans la protéine. Type de mutation n’est pas sélectionné lors de l’évolution. Génératrice de polymorphisme (la coexistence de plusieurs allèles pour un gène ou un locus donné).
- Mutations non sens: provoquant l’apparition d’un codon stop. Protéine tronquée non fonctionnelle, puis accumuler de mutations rendant le gène non fonctionnel => pseudogène
- Mutations faux-sens: provoquant un changement d’un acide aminé (mutations non synonymes).
+) changement neutre: la protéine fonctionne de la même façon. Pas de pression de sélection - polymorphisme.
+) changement néfaste: la sélection naturelle va tendre à éliminer les individus porteurs de cette version du gène
+) changement est bénéfique: la sélection naturelle va favoriser les individus porteurs de cette version du gène (envahissement)
Gènes répétés
Les gènes répétés sont soit regroupés et répétés en tandem (à la suite) sur le même chromosome, soit non regroupés et dispersés par la translocation dans le génome.
Exemple: gènes répété en tandem codant pour les histones. On en a besoin de grande quantité dans les cellules eucaryotes.
Les gènes répétés chez les eucaryotes peuvent être sur différents chromosomes s’ils sont dispersés (ex gènes codants les ARNr répartis sur 5 chromosomes chez l’homme)
2 types de pseudogène
- Pseudogène conventionnel: suite aux accumulations de mutations après une mutation ponctuelle -> apparition d’un codon stop -> protéine non fonctionnelle.
- Pseudogène modifié: réintégration d’une séquence de cADN dans le génome. Puisque cette séquence est obtenue par la transcription inverse à partir d’un ARNm après maturation, elle n’a pas de promoteur, pas de terminateur ni d’introns => inactif
Gènes tronqués
Il manque un fragment plus au moins long à une des extrémités
Fragment de gènes
Provenant de duplication et/ou translocation partielle de l’intérieur d’un gène.
V/F : Les séquences répétées se trouvent dans quelques organismes de quantité limitée
Faux
Les séquences répétées se retrouvent dans tous les organismes et peuvent occuper une place importante de génome : 44% chez l’homme.
Deux types de répétitions
- dispersé
- en tandem
V/F : Lez mini et microsatellites sont toujours localisés au même endroit pour tous les individus
Vrai
V/F : Le nombre de répétitions, donc la longueur des satellites est le même pour tous les individus
Faux
Il varie de l’un à l’autre
Empreinte génétique
Chaque individu a un profil de mini- et micro- satellites particulier
V/F : Les transposons existent uniquement chez les eucaryotes
Faux
Les transposons sont présents chez tous les organismes (nombreux chez les insectes). Les séquences mobiles chez les eucaryotes ont des comportements similaires aux transposons bactériens mais leurs gènes sont caractéristiques des eucaryotes.
Ex: gène de la transposase avec promoteur eucaryote, gène avec introns…
Le déplacement d’un rétrotransposon nécessite?
- une transcription d’ADN en ARN
- une réverse transcription d’ARN en ADNc
2 types de rétrotransposon
- Type I : éléments avec LTR (long terminal repeat sequence - une séquence caractéristique des rétrotransposons). Ils ressemblent aux rétrovirus. Possède une séquence codant pour une reverse transcriptase.
- Type II: sans LTR: LINE (long interspersed nuclear elements) et SINE (short interspeersed nuclear elements). Tous les deux font partie des séquences répétées dispersées. Les SINE sont plus nombreux, on trouve parmi eux les séquences Alu qui contiennent le site de restriction AG/CT). Les LINE possède de gène proche d’un réverse transcriptase. Parmi toutes ces copies d’éléments LINE et SINE, on pense que seule quelques rares copies sont capables de se transposer.
Les rétrotransposons
- uniquement chez les eucaryotes
- plus fréquents que les transposons ADN
- se transposent sous forme dARN, de ce fait ils présents des éléments communs aux rétrovirus.
Les rétrovirus
- ne sont pas des transposons, ne font pas parti du génome
- virus des cellules eucaryotes
- leur génome est constitué d’ARN, exemple HIV
- s’intègrent sous forme d’ADN dans le génome de la cellule hôte
gag
Code pour des protéines virales
env
Code pour les protéines de l’enveloppe
pol
Code pour la réverse transcriptase et l’intégrase
Les éléments mobiles de génome procaryote
- Séquence IS
- Les transposons composites contiennent des séquences IS
❌️ pas les transposons de type Tn3
Intérêt des gènes répétés
ces multiples copies permettent de disposer d’énormément d’ARN (ARN ribosomiques) et de protéines (histones) quand ces molécules sont très représentées dans la cellule.
Chez l’homme lors de la réalisation d’une empreinte génétique :
on utilise des répétitions qui varient en taille selon les individus
on exploite des répétitions qui sont situées sur différents chromosomes
le résultat est donné sous forme de chiffres qui vont 2 par 2.
Chez les eucaryotes les répétitions dispersées :
sont soit des transposons
soit des retrotransposons
Exemples de séquence répétés
LINE
SINE
