Structure du génome, chromatine et nucléosome (cours 3) Flashcards
Qu ‘est-ce que des chromosomes?
Portion de l’ADN associée à des protéines
Quelles sont les fonctions de l’empaquetage de l’ADN?
- donner la forme compacte
- protéger de certaines altérations
- transmission de l’ADN de façon efficace aux 2 cellules filles
- conférer une organisation générale particulière à chaque molécule d’ADN
Dans la cellule eucaryote, qu’est-ce qui représente le complexe ADN + protéines?
La chromatine
Dans la cellule eucaryote, comment nomme-t-on les protéines associées à l’ADN?
Les histones
Quelle est la fonction des histones?
Compaction de l’ADN
Qui suis-je : première compaction de l’ADN
Nucléosome (association des histones disposées le long de l’ADN)
Quelles sont les fonctions des nucléosomes?
- réduire jusqu’à 10 000 fois la longueur de la molécule d’ADN
- compacter l’ADN pour limiter son accéssibilité aux protéines
Que retrouve-t-on dans le nucléosome des procaryotes?
ADN + protéine/ARN
Qui suis-je: très petit ADN circulaire, non essentiel qui peut apporter un avantage à la bactérie
Plasmide
Vrai ou Faux: pour les eucaryotes, la majorité des cellules sont diploïdes
Vrai,
toutes les cellules sont diploïdes sauf les cellules sexuelles qui sont haploïdes
Décrire: mégacaryotes
- cellule polyploïde spécialisée
- environ 28 copies de chaque chromosome
- cellule géante de la moelle osseuse
- responsables de la production de plaquettes sanguines
Qu’est-ce que la thrombopoïése?
Lorsque le cytoplasme fragmente en milliers de plaquettes sanguines en 4-5 jours
Qui suis-je : cellules polyploïde spécialisée qui contient 28 copies de chaque chromosome?
Mégacaryotes
Y a-t-il une corrélation entre la taille du génome et la complexité de l’organisme?
Avant on pensait que oui, mais la sauterelle a une taille de génome plus grande que l’humain.
On a découvert après qu’il y a plutôt une corrélation entre le nb de gènes et la complexité de l’organisme
Vrai ou Faux: la majorité des séquences non-codantes dans le génome de E.coli sont dédiées à la régulation de la transcription génique
Vrai
Vrai ou Faux: les organismes plus complexes ont une densité génique plus faible
Vrai
Qu’est-ce que la densité génique?
nb de gènes par mégabase d’ADN génomique
Entre les eucaryotes et les procaryotes, lesquels ont une densité géniaue plus faible?
Eucaryotes
Qu’est-ce qui peut expliquer la différence de densité génique entre les eucaryotes et les procaryotes?
1) l’augmentation de la taille des gènes (complexité de l’organisme augmente = taille des gènes aussi)
2) augmentation des séquences d’ADN entre les gènes (régions intergéniques)
Qu’est-ce qu’un intron?
Courte séquence qui fragmente les gènes codants
Qu’est-ce que des séquences intergéniques?
Séquence régulatrice qui contrôle l’expression d’un gène mais qui est non-codante
Vrai ou Faux: les gènes représentent une très grande partie de l’ADN des eucaryotes
Faux, les gènes ne représentent qu’une petite partie de l’ADN des eucaryotes
Vrai ou Faux: seuls 5% de la région du gène sont réellement codants
Vrai, 95% restant étant des introns
Qui suis-je: régions non codantes qui ne codent ni des gènes ni des ARN non-codants
Séquences intergéniques
Qu’est-ce qu’un pseudogène?
Substitut de gènes
Décrire le mécanisme d’origine des pseudogènes
l’enzyme virale produit la transcriptase inverse qui va prendre l’ARN de la cellule, le copier en ADN double brin
Lors d’une infection, la transcriptase inverse copie l’ARNm des cellules en ADN double brin et celui-ci va s’insérer au hasard dans la cellule
Quelles sont les 3 classes de séquences intergéniques?
1- ADN microsatellite
2- Séquences d’ADN répétées dispersées
3- ADN minisatellite
Décrire ADN microsatellite
- séquences de très peties tailels répétées en tandem (C-A-C-A-C-A…)
- proviennent des difficultés rencontrées par les polymérases lors de la duplication de l’ADN
représente 3 à 5% du génome humain
Décrire les séquences d’ADN répétées dispersées (classe des séquences intergéniques)
- plus grande que les microsatellites
- peuvent être en simple copies dispersées sur l’ensemble du génome ou regroupées en plusieurs copies légèrement espacées
- proviennent toutes d’éléments transposables
représente environ 45% du génome humain
Décrire l’ADN minisatellite
- tailles intermédiaires
- riche en C-G répétées en tandem
- très instable (taux de maturation élevé)
Qu’est-ce que des éléments transposables?
on les nomme aussi transposons
Séquences qui peuvent sauter d’une place à l’autre du génome
Qu’est-ce que le phénomène de transposition?
Lorsque les éléments transposables sautent d’une place à l’autre du génome
Qui est Barbara McClintock
A fait la découverte des éléments transposables et en a reçu le prix Nobel en 1983
Les transposons sont-ils présents dans les cellules humaines?
Non, ils sont plutôt rares
Retrouve-t-on des séquences intergéniques chez les végétaux?
Oui
Les séquences intergéniques ont-elles une utilité?
Oui, la conservation de ces séquences répétées sur des centaines de millions d’années pourrait conférer un avantage sélectif aux organismes
Qu’est-ce que des origines de réplication?
sites où la machinerie de la réplication de l’ADN va s’assembler pour débuter la réplication
Qui suis-je: structures nécessaires à la ségrégation correcte des chromosomes après la réplication de l’ADN?
Centromères
Quelle est la structure qui vient guider la formation des kinétochores?
Les centromères
Avec quoi intéragissent les centromères?
Avec l’ADN centromère et les filaments de protéines (microtubules)
Quelles sont les 2 régions de chaque kinétochore?
- région interne = étroitement associé à l’ADN
- région externe = interagit avec les microtubules
Vrai ou Faux: un centromère unique est nécessaire pour éviter la perte ou la cassure du chromosome
Vrai
Que se passe-t-il en absenced de centromère?
Les chromosomes répliqués se répartissent de manière aléatoire
Vrai ou Faux: la taille et la composition du centromère est la même chez les eucaryotes et les procaryotes
Faux, chez les centromères est plus petit chez les eucaryotes simples
et plus grand chez les eucaryotes plus complexes
Plus l’organisme est complexe, plus les centromères sont gros
Qu’est-ce qu’un télomère?
Site de recrutement pour un grand nb de protéines qui vont assurer 2 focntions différentes
1- rôle de protection
2- ont des origines de réplication spécialisées qui permettent à la cellule de répliquer les extrémités des chromosomes
Où sont situés les télomères?
Au 2 extrémités d’un chromosome linéaire
Quel est le rôle de la télomérase?
ADN polymérase particulière qui permet de maintenir la longueur des chromosomes
Vrai ou Faux: plus on vieillit plus on perd de la longueur de télomères
Vrai, à la naissance la séquence de
5’-TTAGGG-3’ mesure 11kb mais en vieillisant il va mesurer 4kb
Qui suis-je: ensemble des évènements nécessaires à un cycle de division cellulaire
Cycle cellulaire
Chez les eucaryotes, quand se déroule la duplication et la ségrégation des chromosomes ?
Durant la division cellulaire mitotique
Le cycle cellulaire se divise en 4 phases, quelles sont-elles?
G1
S (synthèse)
G2
M (mitose)
Que se passe-t-il en G1?
Préparation pour la division cellulaire
Que se passe-t-il en phase S?
Réplication de l’ADN
Que se passe-t-il dans le phase G2?
Préparation pour la ségrégation des chromosomes
Que se passe-t-il dans la phase M?
Ségrégation des chromosomes
Quelle est la phase précédant le cycle cellulaire mitotique et que se passe-t-il?
Phase S
- réplication des chromosomes
Qui suis-je: chromosome dupliqué?
Chromatine
Qui suis-je: 2 chromatides d’une même paire
Chromatides soeurs
Comment les chromatides soeurs restent-elles associées entre elle?
Par un processus de cohésion avec la cohésine (anneau de protéine qui enlace les chromatides soeurs entre elles et les maintient jusqu’à leur ségrégation lors de la mitose
Qu’est-ce que le fuseau mitotique?
Longues fibres protéiques (microtubules) attachées à un des 2 centres organisateurs de microtubules (centrosomes)
Décrire le déroulement de la mitose?
- assemblage du kinétochore à chaque centromère
- cohésion entre les chromatides soeurs
- protéolyse de la cohésine
Pourquoi la condensation du chromosome est-elle nécessaire pour la division?
1) la réplication de l’ADN nécessité le désassemblage/réassemblage des protéines associées à chaque chromosome
2) transcription génique requiert des modification des structures associées aux régions qui portent des gènes régulés durant le cycle cellulaire
Quelles sont les protéines qui permettent la cohésion des chromatides soeurs et la condensation des chromosomes?
SMC
Décrire les SMC?
Protéines très allongées associées en paires. Elles forment des complexes multiprotéiques avec d’autres protéines non-smc
Nommer les protéines SMC et les protéines non-SMC?
SMC = smc1 et smc3
- les 2 protéines qui forment l’anneau
non-SMC = Scc1 et Scc3
- les 2 protéines qui stabilisent l’anneau
Comment la cohésion des chromatides soeurs est-elles possible?
Les chromatides soeurs passent au travers du centre de l’anneau formé par la cohésine (smc1 et smc3)
le clivage protéolytique des sous-unités non-SMC provoque l’ouverture de l’anneau et la perte du complexe cohésine
Que crée le complexe condensine?
Des boucles à l’intérieur d’une même chromatide pour venir rapprocher/condenser l’ADN avant la répartitioin dans les cellules filles
Quelles sont les étapes inclues dans la mitose?
Prophase
Métaphase
Anaphase
Télophase
Que se passe-t-il durant la prophase?
Condensation des chromosomes
L’enveloppe nucléaire se rompt et la cellules peut entrer en métaphase
Que se passe-t-il durant la métaphase?
Fuseau mitotique prend forme
Les kinétochores des chromatides soeurs se fixent au microtubules
Décrire un attachement bivalent
- attachement essentiel pour la suite de la mitose
- permet aux microtubules d’exercer une tension sur les paires de chromatides soeurs en tirant sur les chromatides soeurs dans 2 directions opposées
Décrire un attachement monovalent
- fixation d’une seule des 2 chromatides
OU - fixation des 2 chromatides au même microtubule liés au même centrosome
= aucune tension sur les chromatides
Que se passe-t-il durant l’anaphase?
Ségrégation des chromosomes débute par la dégradation des anneaux de cohésine
Cellules soeurs se séparent/ sont tirés aux 2 extrémités de la cellule
Que se passe-t-il durant la télophase?
L’enveloppe nucléaire se reforme autour de chaque jeu de chromosomes ségrégés
Qu’est-ce que la cytokinèse?
Fragmentation du cytoplasme
Division du cytoplasme pour former les 2 cellules filles
G1 et G2 donnent le temps à la cellule d’assurer 2 contrôles, quels sont-ils?
1- préparation à l’étape suivante
2- vérification que le phase précédente a été correctement accomplie
Qui suis-je: je réduis le nb de chromosomes parentaux
Méiose
Qu’est-ce que la méiose?
Production de cellules filles contenant 23 chromosomes haploïdes
Vrai ou Faux: c’est la méiose 2 qui est réductionnelle
Faux, la méiose 1 est réductionnelle
La méiose 2 est équationnelle
Décrire les nucléosomes
- octamère de 8 histones
- ADN s’entoure autour du nucléosome
- première compaction de l’ADN
De combien d’enroulement l’ADN s’entoure autour du nucléosome?
1,65 fois autour de chaque octamère d’histones (nucléosome)
Comment nomme-t-on l’ADN qui se trouve entre les nucléosomes?
ADN internucléosomique
Quelle est la structure cristalline d’un nucléosome?
H2A, H2B, H3 et H4
Qui suis-je: je purifie les nucléosomes en traitant les chromosomes
Nucléase micrococcale (Mnase)
Que fait la nucélase micrococcale?
Elle coupe l’ADN libre de protéines mais pas l’ADN associé à des protéines = nucléosome minimal va contenir 147 pb
Quelle est généralement la longueur de l’ADN internucléosomique?
entre 20 et 60 pb
Vrai ou Faux: les eucaryotes expriment 3 histones en abondance
Faux, ils en expriment 5
1- H1
2- H2A
3- H2B
4- H3
5- H4
Ces histones sont des histones de l’octamère (donc présentes dans le nucléosome)
Parmi toutes les histones présentes dans l’octamère du nucléosome, laquelle est la plus abondante?
H1, elle se lie directement à l’aDN internucléosomique
Qui suis-je: petites protéines chargées positivement qui sont fortement liées à l’ADN chargé -
Histones
Qu’est-ce qui rend les histones chargées positivement?
Le fait qu’elles possèdent une forte proportion d’acides aminés chargés + (souvent lysine ou arginine)
Quelle est la région conservée dans toutes les histones de l’octamère?
Leur domaine globulaire (domaine de repliement)
Qu’est-ce que le domaine globulaire des histones?
3 régions en hélices séparées par 2 peties boucles
Permet la formation d’hétérodimères en tête de queue spécifiques pour chaque histone
Qui suis-je: structure intermédiaire moins organisée du nucléosome?
Hétérodimères
Vrai ou faux; H3 et H4 forment un hétérodimère
Vrai, il en forment 2
ces 2 hétérodimères vont s’associer entre eux pour former un tétramère
Vrai ou Faux: H2A et H2B peuvent aussi former des tétramères
Faux, ils peuvent seulement former des hétérodimères
Que se passe-t-il durant la formation du nucléosome?
- assemblage ordonné entre l’ADN et tous ses constituants
- le tétramère H3-H4 va se lier à l’ADN et il commence à s’enrouler
- les 2 dimères H2A-H2B s’associent au complexe ADN-H3-H4 = nucléosome complet
Quelle partie du nucléosome est accessible aux protéases?
Queues amino-terminale (N-terminale)
Vrai ou Faux: toutes les histones ont une queue N-terminale
Vrai, chaque queue est mise en évidence par une digestion à la trypsine
Qu’est-ce qui permet aux queues N-terminales de se détacher de l’octamère?
Un traitement protéasique
Qu’arrive-t-il aux queues N-terminales une fois qu’elles sont détachées de l’octamère?
Elles sont la cible de modifications (phosphorylation, acétylation, méthylation) altérantla fonction individuelle du nucléosome
On dit que le nucléosome a deux axes de symétrie, comment nomme-t-on cet axe?
Axe de la dyade
Avec quelle partie du nucléosome le tétramère H3-H4 interagit-il?
Les 60pb centrales du nucléosome
La partie N-terminale de H3 forme une quatrième hélice qui elle va intéragir avec les 13 dernières pc de chaque extrémité de l’ADN
Où sont associés les dimères H2A-H2B au niveau du nucléosome?
Ils sont associés avec environ 30pb de part et d’autre des 60pb centrales
Que cause l’association du tétramère H3-H4 avec la partie centrale du nucléosome?
Des courbures et des tensions considérables de l’ADN
Cela facilité l’accès aux dimères H2A-H2B
Combien y a-t-il de points de contacts différents entre l’ADN et les histones?
14
Un chaque fois que le petit sillon de l’ADN touche l’octamère d’histones
Les queues N-terminales des histones émergent à des endroits différents, quels sont-ils?
- H2B et H3 émergent entre les 2 sillons
- H4 et H2A émergent au dessus et en dessous des 2 hélices
Au microscope on peut observer 2 conformations chromatiniennes, quelles sont-elles?
1) hétérochromatine
2) eurochromatine
Décrire l’hétérochromatine
- nucléosome + compact
- marquage dense avec de nombreux contrastes et une apparence condensée
- zone de faible expression des gènes
- zone importante pour la supression de l’expression des gènes
Décrire l’eurochromatine
- faible marquage
- structure plus ouverte
- région avec un niveau d’expression génique élevé
Une fois les nucléosomes formés, quelle est la prochaine étape dans la compaction de l’ADN?
Fixation de l’histone H1
(Elle va interagir avec l’ADN internucléosomique et resserer l’association de l’ADN avec le nucléosome)
Que fait H1?
son rôle?
nb de paires de base protégées?
Elle interagit avec l’ADN internucléosomique en resserant l’association de l’ADN avec le nucléosome
H1 va protéger 147 pb + 20 pb additionnelles
Vrai ou Faux: l’histone H1 induit un grand resserement de l’ADN entre les nucléosomes
Vrai
H1 renferme l’ADN et le rapproche du nucléosome (les nucléosomes sont resserer entre eux)
Que va se produire in vivo lorsqu’on va ajouter H1?
Formation d’une fibre de 30mm à partir de l’aDN nucléosomal ce qui correspond au second niveau de compaction de l’ADN
Il va devenir moins accessible aux enzymes dépendantes de l’ADN
Quels sont les 2 modèles de représentation pour la fibre de 30mm?
1) modèle solénoïde
2) modèle en zig-zag
Décrire le modèle solénoïde
Modèle de représentation de la fibre de 30 mm où l’ADN nucléosomal forme une superhélice contenant environ 6 nucléosomes/tour
Décrire le modèle en zig-zag
Modèle alternatif pour la représentation de la fibre de 30mm
repose sur l’organisation en zig-zag que prennent les nucléosomes après l’ajout de H1
Ce modèle nécessite le passage de l’ADN internucléosomique bien droit au travers de l’axe central de la fibre
Quelle structure est nécessaire pour la formation de la fibre de 30mm?
Les queues N-terminales
Que se passe-t-il vis a vis la formation de la fibre de 30mm si les queues N-terminales sont absentes?
Les histones de l’octamère sont incapables de former les fibres de 30mm
Les queues N-terminales (H2A,H3 et H4) viennent stabiliser la fibre de 30 mm par interaction avec les nucléosomes adjacents
Qu’est-ce que la matrice nucléaire?
Structure protéique qui retient les boucles de 40 à 90kb formées par la fibre de 30mm
On recense 2 classes de protéines dans la matrice nucléaire, quelles sont-elles?
- topoisomérase 2= en abondance dans les extraits de matrice, mais aussi associé aux chromosomes en mitose
- protéines smc = elles condensent et assemblent les chromatides soeurs durant la duplication des chromosomes
Vrai ou Faux: la densité génique reflète la compléxité d’un organisme
vrai
Les séquences intergéniques sont-elles abondantes dans tout le gènome?
Oui, elles sont très abondantes comparativement au gènes
