Les transposons et rétrovirus Flashcards
Les tranposons (éléments transposables) constituent:
44% du génome humain
La moitié du génome du maïs
Jusqu’à 90% du génome de certaines plantes
Important pour l’évolution
Accélère les modifications
Peut générer certaines maladies
Hémophilie
Porphyrie
Prédisposition au cancer (Polypes)
Dystrophie musculaire de Duchenne
Cut-and-paste (couper-coller ou transposition conservatrice)
-Une séquence d’ADN est transférée d’un site à un autre, entre un site donneur
et un site accepteur
-Les mieux connus
-Les plus petits (≥ 768 nt)
-Aussi appelés Insertion Element (IS);
-Dans la même famille que les transposons composites (Tn5) et P Element
Mécanisme de transposition « couper-coller »
- reconnaitre extrémité transposons (utilise transposons sur ces extrémités) Sur un chromosome A
2.coupure
3.insertion de manière aléatoire sur chromosome B
-ABC cohésif
-Liaison covalente transposon et cible
-Target site duplicated
Élément IS: Insertion Sequence
Extrémités répétées inversées
9-40 nt, essentielles
pour le fonctionnement
de la transposase
(le transposon commence là (à droite et gauche de la région coupée cohésif)
Transposons généralités
- Les éléments transposables peuvent
s’insérer dans des sites d’ADN où il n’y a
pas d’homologie de séquence. - Les transposons n’ont pas besoin de
recombinaison homologue - Ils peuvent s’insérer dans n’importe quelle
séquence d’ADN, de manière aléatoire,
par recombinaison non homologue.
Transposons composites
Lorsque deux IS sont
suffisamment proches
l’un de l’autre, ils
agissent comme un
transposon unique
1.transposon L et R se font capter par transposases
2.Coupure
3.Insertion chromosome B
Mécanisme de la transposées sur chromosome B
- Coupure
- IS element is inserted entouré par terminal inverted repeat (transposon commence là)
- ADN synthase sur les deux gap et fait une DUPLICATION DU TARGET SITE
Régulation de transposons composites par un répresseur
Un Tn5 présent dans un
phage peut transposer dans
le chromosome de la cellule
receveuse
Lorsqu’un Tn5 est déjà
présent dans le
chromosome de la cellule,
le répresseur diminue
fortement la transposition
du Tn5 provenant du
phage
Modification génétique par
l’utilisation de transposon
- L’élément P (transposon couper-coller) de
la drosophile mesure 2907 pb - Séquence terminales répétées de 31
nucléotides - Permet la première transformation
génétique chez les eucaryotes dans les
années 80
incomplete P elements
Contient les répétitions
terminales permettant la
transposition
Peut être remplacé par de l’ADN « étranger » : allèle ry+ (red eyes)
de la drosophile
- ADN s’introduit dans le P incomplet et donne couleur rouge
- Un P complet est introduit dans un autre plasmide
- Mixe les plasmide dans une solution
- met embryos contenant le gène négatif
- Transposase element complete P catalyse l’excision du P incomplete
- Le P incomplete va dans le chromosome germ line
Transposon réplicatif:
L’élément transposable est transféré d’un site à un autre, tout en restant au site
original
-Cela conduit à une augmentation du nombre de copies de l’élément
transposable
-Le seul exemple: Tn3
Que contient un transposon réplicatiif? Organisation génétique du transposon Tn3
tnpA (Transposase)
tnpR (Répresseur)—»important pour évolution
bla (B-lactamase/ou gêne antibio)
Entre tnpA et tnpR—»res site
Transposon réplicatif: étapes
Transposase encodé par Tn3 catalyse une cointégration entre le plasmide contenant Tn3 et le donner plasmid
2.Resolvase /répresseur produit par tnpR permet une recombinaison entre les séquences Tn3
- Donor et receveur plasmid ont chacun Tn3
Réarrangements des
chromosomes par des transposons
Exemple #1: Deux
transposons orientés
dans la même direction
- Formation d’une loop pour que les transposons puissent s’assembler (pair)
- Recombinaison entre les paired transposons et on enlève la région qui a eu l’intervention
PERTES DE GÊNES
Réarrangements des
chromosomes par des transposons
Exemple #2: Deux
transposons orientés
l’un vers l’autre
1.Le chromosome va bend back pour que les transposons soient paired
2.Reccombinaison entre les paired transposon ce qui inverse la région qui a eu l’intervention
Réarrangements de chromosome par les transposons
Deux transposons orientés dans la même direction, durant la réplication de l’ADN
1.Chromosome replicate to form two sister chromatines
2. Les chromatines soeur vont paired inégalement et il va y avoir des transposons paired qui vont faire la recombinaison MAIS DÉLÉTION et un chromosome avec la région dupliquée
Importance médicale des transposons: la
naissance d’un Facteur R
- Nonconjugative R plasmid va se contient zone IS1 et va se lier sur le IS1 conjugative plasmid avec un RTF Cela forme un conjugative R plasmid
- Un deuxième plasmid avec un gène de résistance aux antibiotique et qui a IS1 va venir de lier à un des 2 IS1 du conjugative R plasmid et cela va former un coupound conjugative R plasmid avec les gènes de résistance
Le rétrotransposon Ty1 de la levure
- Chez Saccharomyces cerevisiae
- 5900 nt
- Long Terminal Repeats (LTRs) de 340 nt
- Dans la famille des LTR-retrotransposons
- 35 copies/cellule
- Ressemble à un rétrovirus qui a perdu sa
virulence (sans gène de l’enveloppe env)
Retrotransposons étapes
-L’élément transposable est premièrement transcrit en ARN
-L’ARN est converti en ADN complémentaire (Transcription inverse)
-L’ADN s’intègre dans le chromosome
-Probablement un vestige de rétrovirus
-LTR: Long Terminal Repeat
Cycle de vie du rétrotransposon Ty1 de la levure
1.Ty1 est transcrit pour produire RNA
2.Transcriptase inverse transcrit en DNA par la Pol (enzyme TI)
3.ADN est inséré dans le chromosome et il contient Ty1
Excision du rétrotransposon Ty1
- Recombinaison
entre les 2 LTRs
de Ty1 par le mécanisme de Exemple #1: Deux
transposons orientés
dans la même direction
2.Ty1 excisé hors
du chromosome
Retrovirus du VIH
Cause du SIDA, ce qui inactive le
système immunitaire et contribue au
développement d’autres maladies
opportunistes:
Pneumonie
Candidose
Tuberculose
Cytomegalovirus
Meningite
Toxoplasmose
Protéines de HIV:
gag: cofacteur
pol: reverse transcriptase
env: enveloppe
Le VIH est un rétrotransposon avec
un gène additionnel: lequel?
env. Il encode le capside
Similarités entre génomes de rétrotransposons et rétrovirus
Un rétrovirus code un gène:
Ajout d’un seul gène
(env) permet au
rétrotransposon de
devenir infectieux
Insertion de l’ADN du HIV dans le
chromosome humain
- Formation de bout 3’ par clivage catalysé par l’activité endonucléase de l’intégrase du HIV
- L’intégrase utilise le bout 3’ OH pour briser les liens phosphodiesters ce qui va faire un bris. Les bout 3’ du virus vont venir se lier aux 5’ phosphate de l’ADN
3.Les enzymes du HIV vont venir réparer bout libres pour finir l’intégration du virus (1234)
Rétrotransposons chez l’humain
Le L1 rétrotransposon
L1 rétrotransposon:
LINEs: Long Interspersed Nuclear Elements
Non-LTR retrotransposon
Jusqu’à 17% du génome humain
500 000 copies inactives par cellule
80-100 copies actives par cellule
Fréquence transposition: 1/20 cellules germinales
Peut causer : hémophilie, cancers sein et colon, dystrophie musculaire
Accélère l’évolution
Que font les LINEs
des mutations spontanées
Expression des LINEs dans les
cellules cancéreuses
- Le rétrotransposons LINEs (L1) sont normalement réprimés par
l’hétérochromatine et la méthylation de l’ADN - La répression est importante pour prévenir l’insertion de
nouvelles copies de transposon dans le génome - Les LINEs devienent tumorigénique lorsque déréprimés
- APC: tumor suppresor gene
Comment arrête LINEs
- Normalement réprimés par
l’hétérochromatine et la
méthylation - Marquage de l’ORF1 du LINE-1
exprimé dans les cellules
cancéreuses du colon
Explique les étapes Insertion chromosomique du rétrotransposon L1
- Clivage du site par Endonuclease
2.Reverse
transcriptase
*Contrairement aux
rétrotransposons LTR
la RT des rétroposons
se fait au site
d’insertion
3.Second strain clivage
4.Intégration
5.DNA synthesis sur les TSD: target site duplication
Cycle de vie du rétrotransposon L1 chez l’humain
Traduction en
protéine des ORF1 et
ORF2 (RT)
Assemblage en
complexe RNP des
ORF1 et ORF2 avec
l’ARNm
RNP: ribonucléoproteine
Modifications génomiques causées par les
rétrotransposons
- Gene disruption (introduction de LINE-1)
- Recombinaison homologue de LINE-1
3.Deletions/Rearrangement (introduction de LINE-1 mais enlève une base/séquence)
4.LINE-1 s’introduit dans une séquence
