Structure du Génome, Chromatine et Nucléosome Flashcards
Dans la cellule, l’ADN est associée à des … ? On nomme l’association des deux … ?
Protéines
Chromosomes
À quoi correspond la chromatine?
L’ADN seulement du chromosome
À quoi correspondent les protéines du chromosome?
Les histones : chargées positivement, petits et basiques alors ils intéragissent facilement avec l’ADN.
Rôle des histones?
Compaction de l’ADN.
Quelle est la première compaction de l’ADN?
Association des histones régulièrement disposées le long de l’ADN pour former les nucléosomes.
L’empaquetage de l’ADN en chromosomes participe à plusieurs fonctions, lesquelles? (4)
- Donne une forme compacte à l’ADN
- Protège de certaines altérations - limite son accessibilité
- Transmission efficace aux cellules filles quand la cellules se divise
- Confère une organisation générale particulière à chaque molécule d’ADN
La formation de nucléosomes réduit la longueur de la molécule d’ADN jusqu’à … X ?
10 000
Remaniement local de certains nucléosomes?
Effectué par des enzymes qui modifient et remodèlent les nucléosomes. Permet à des régions spécifiques de l’ADN d’intéragir avec d’autres protéines.
Est-ce que chaque cellule maintient un nombre constant de chromosomes?
OUI
VRAI OU FAUX : Les procaryotes ont généralement une seule copie complète de leur chromosomes?
VRAI
Les chromosomes procaryotes sont empaquetés dans … ?
Le nucléoide.
Les chromosomes procaryotes contient aussi des plasmides : rôle?
Petits ADN circulaires généralement pas essentiels à la bactérie. Porteurs de gène conférant des caractéristiques utiles : résistance aux antibiotiques.
Organisation de la cellule eucaryotes ?
Cellule diploïde : 2 copies d’un chromosome = homologues et provient de chaque parents. Empaquetés dans noyau.
Qu’est-ce qu’un mégacaryocyte?
Cellule polyploïde et géante de la moelle osseuse responsable de la production de plaquettes sanguines.
La polyploïdie des mégacaryocyte leur permettent … ?
De maintenir un très haut niveau d’activité métabolique nécessaire à la production massive de plaquettes.
La complexité d’un organisme dépend du … ?
Nombre de gène
(PAS la taille du génome)
Les organisme les plus complexes ont une densité génique plus … ?
FAIBLE
Densité génique?
Nombre de gènes/Mpb d’ADN génomique.
Quels deux facteurs expliquent la densité génique faible chez les eucaryotes?
- Augmentation taille des gènes
- Augmentation séquences d’ADN entre gènes : régions intergéniques.
Région non-codantes discontinues qui fragmente les gènes codant les protéines?
Introns
Comment sont éliminés les introns de l’ARN?
Après la transcription par épissage de l’ARN.
Pourcentage du gène qui est codant vs introns? En pourcentage.
5% code
95% introns
Ormis les introns, quels sont les séquences intergéniques responsable de la densité génique qui ne codent ni pour gènes ni ARN non-codants (correspondent à 60% du génome).
Séquences répétées
Séquences uniques (régulatrices)
Quel % du génome humain code réellement pour des protéines?
1,5 %
Comment les pseudogènes (qui ne codent pas) sont intègrés au génome?
Par transcriptase inverse.
Parmi les séquences répétées, quelles sont les deux classes?
ADN microsatellite
Séquences d’ADN répétées dipersées
ADN microsatellite?
Séquences très petite taille répétées en tandem.
EX. CACACA
Provient de difficultés rencontrées par la polymérase lors de la duplication de l’ADN.
3-5% du génome.
Séquences d’ADN répétées dipersées
Plus grande que microsatellite.
Simples copies dispersées sur l’ensemble du génome ou regroupées en plusieurs copies légèrement espacées.
Provient d’éléments transposables.
45% du génome.
Qu’est-ce qu’un transposon?
Découvert par ?
Séquence qui peut sauter d’un emplacement à l’autre du génome. Multiplient et s’accumulent dans le génome. Pour la plupart inutile à la cellule vivante et même défavorable.
Barbara McClintock
La conservation de l’ADN intergénique sur des centaines de milliers de générations démontre quoi?
Qu’ils pourraient conférer un avantage sélectif à l’organisme qui le contient.
Quelles sont les éléments important dans l’ADN des chromosomes eucaryotes qui ne sont ni des gènes, ni des séquences régulatrices?
Origines de réplication
Centromère
Télomères
Origine de réplication?
Eucaryote vs Procaryote
Sites où la machinerie de réplication de l’ADN va s’assembler pour débuter la réplication.
1 site/30kb = E
1 seul site unique = P
Centromère?
Nécessaire à la ségrégation correcte des chromosomes après réplication ADN. Génère deux copies du chromosome = chromatides soeurs qui vont se séparer au cours de la division cellulaire pour intégrer une cellule fille.
Kinétochore?
Guident la formation d’un complexe protéique très élaboré. Structure très complexe.
Microtubules?
Intéragit avec l’ADN centromère et filaments de protéines. Permet la séparation des 2 copies de chromosomes en tirant les deux extrémités de la cellule.
Chaque centromère porte … kinétochore pouvant intéragir avec … microtubules.
1
20 à 40
Chaque kinétochore porte 2 régions?
Région externe : intéragit avec microtubules
Région interne : étroitement asscocié à l’ADN
Parmi les 45+ protéines qu’on peut retrouver dans les kinétochores, on retrouve …?
Protéines qui attachent kinétochores aux microtubules fuseau mitotique.
Des protéines “moteur” qui génèrent force qui déplace chromosome.
Protéines qui contrôlent attachement microtubules + tension entre kinétochores “soeurs” (sensibles à la pression).
Qu’est-ce que le contrôle tubulaire?
Il empêche anaphase tant que tous les chromosomes ne sont pas attachés aux microtubules.
Un centromère unique est nécessaire pour éviter quoi ?
La perte ou la cassure du chromosome.
En absence de centromère ?
Chromosomes répliqués se répartissent de manière aléatoire.
En présence de plusieurs centromères ?
Cassure des chromosomes.
La taille et la composition du centromère varie selon les organismes.
Plus complexes = centromère plus gros.
Fonctions des télomères?
- Protection : les protéines vont reconnaitre l’extrémité naturelle du chromosome et la distinguer des sites potentiels de cassure de l’ADN. Résistance à la recombinaison et dégradation.
- Possèdent des origines de réplication spécialisées qui permettent à la cellule de répliquer les extrémités du chromosome (à l’aide de la télomérase).
Que contient la portion simple brin du télomère?
Simple séquence répétée riche en TG : TTAGGG
Cycle cellulaire?
Ensemble des évènements nécessaires à un cycle de division cellulaire.
Division cellulaire mitotique?
Maintient du même nombre de chromosomes dans cellule fille que dans la cellule mère.
Quelles sont les 4 phases du cycle cellulaire mitotique d’une cellule eucaryote?
G1 : Préparation pour division cellulaire
S : Réplication de l’ADN (chromatides-soeurs ou 92 chromosomes)
G2 : Préparation pour la ségrégation des chromosomes
M : Ségrégation des chromosomes (mitose)
Chromosome dupliqué ?
Chromatide
2 chromatides d’une même pair ?
Chromatides soeurs
Comment les chromatides soeurs sont associées entre elles ?
Processus de cohésion : par l’action d’une structure appelé cohésine.
Qu’est-ce que la cohésine ?
Anneau de protéine qui maintient les chromatides soeurs attachées jusqu’à leur ségrégation.
Mitose :
Chaque pair de chromatides soeurs sont liées à une structure, laquelle ?
Fuseau mitotique
Mitose :
Les microtubules sont attachées à un centre organisateur appelé ?
Centrosomes
Mitose :
Quels sont les évènements majeurs de la mitose ?
- Assemblage du kinétochore à chaque centromère
- Cohésion entre chromatides
- Protéolyse cohésine
Mitose :
Qu’arrive-t-il s’il n’y a pas de force de cohésion?
Les chromatides soeurs rapidement déplacées vers les pôles opposés.
Durant l’interphase, les chromosomes sont moins compacts, pourquoi ?
- La réplication d’ADN nécessite désassemblage/réassemblage de protéines associées à chaque chromosome.
- La transcription génique requiert modifications structurales associées aux régions qui portent gènes durant le cycle cellulaire.
Protéines qui permettent à la fois la cohésion et la condensation des chromatides soeurs ?
Les SMC
Les SMC : caractéristiques ?
Protéines très allongées, associées par paires.
Forment des complexes multiprotéiques avec des protéines non-SMC.
Quelles sont les protéines qu’on retrouve dans la cohésine ?
2 protéines SMC : Smc1 et Smc3 (ATPases)
2 protéines non-SMC : Scc1 et Scc3
Smc1 et Smc3 en présence d’ATP ?
Dimérisent (forment un anneau)
Scc1 et Scc3 rôle ?
Lié les domaines catalytiques ATPases de Smc1 et Smc3 (stabilisent l’anneau).
Que provoque l’ouverture de l’anneau/perte du complexe de cohésine lors de l’anaphase ?
Clivage protéolytique des sous-unités non-SMC.
Rôle de la condensine ?
Facilite la condensation chromosomes en reliant entre elles les différentes régions éloignés du même chromosomes.
Quelles sont les 4 phases de la mitose ?
Prophase, Métaphase, Anaphase, Télophase
Qu’arrive-t-il lors de la prophase?
Condensation des chromosomes.
Métaphase :
Attachement bivalent ?
- Fuseau mitotique prend forme, kiétochores des chromatides soeurs fixent aux microtubules.
Permettre aux microtubules d’exercer une tension sur les paires de chromatides en tirant les chromatides soeurs dans des directions opposés (viable).
Métaphase :
Attachement monovalent ?
Fixation d’une seule des 2 chromatides ou de la fixation des 2 microtubules liés au même centrosomes (non-viable).
Que signal le début de l’anaphase ?
La perte de cohésion entre chromatides soeurs.
Que se passe-t-il lors de l’anaphase ?
Les chromatides soeurs se séparent et sont tirés vers les 2 extrémités de la cellule.
Que se passe-t-il lors de la télophase ?
L’enveloppe nucléaire se referme autour de chaque jeu de chromosomes ségrégés.
Que se passe-t-il lors de la cytokinèse ?
Division du cytoplasme.
Phase S :
G1 et G2 ?
Phases de transition
Donne le temps à la cellule de : Préparer l’étape suivante et vérifier que la phases précédente a été correctement accomplie.
La mitose … le nombre de chromosomes parentaux dans les cellules filles ?
Conserve
La méiose … le nombre de chromosomes parentaux dans les cellules filles ?
Réduit
Méiose :
Après la phase S ?
Paires de chromatides soeurs (homologues) s’associent entre elles et recombinent.
La méiose comprend 2 étapes, lesquelles ?
Méiose I et Méiose II
La méiose I est une méiose … ?
Réductionnelle
Quel est l’attachement des chromatides soeurs lors de la métaphase de la Méiose I ?
Attachement monovalent : 2 kinétochores chaque pairs chromatides soeurs attachés au même pôle du fuseau de microtubules.
Que se passe-t-il lors de l’anaphase I ?
Disparition de la cohésion : les paires de chromosomes homologues sont séparés et dirigés vers pôles opposés de la cellules. La cohésion est maintenue au centromère.
La méiose II est une méiose … ?
Équationnelle
Différence entre Méiose I et Méiose II ?
Pas de réplication de l’ADN avant la ségrégation.
À la fin de la Méiose II, on obtient ?
4 jeux de chromosomes dans la cellules - chaque cellule ne possèdent qu’une seule copie par chromosome. Formation de 4 cellules haploïdes.
Qu’est-ce qu’un nucléosome?
Octamère de 8 histones + ADN qui l’entoure.
L’ADN internucléosomique ?
ADN entre les nucléosomes.
ADN coeur ?
ADN le plus fortement lié au nucléosome.
Rôle de la nucléase micrococcale ?
Clive ADN libre de protéines mais pas ADN associé à protéines.
Quelle est la longueur de l’ADN internucléosomique ?
20 à 60 pb
Rôle de l’ADN qui n’est pas compactée en nucléosomes ?
Diriger et réguler les processus d’expression des gènes, réplication et recombinaison.
Les 5 histones du nucléosome ?
H1, H2A, H2B, H3 et H4
Quels sont les histones de l’octamères ?
H2A, H2B, H3 et H4
* il y a deux copies de chaque histone = coeur protéique
Que fait H1 ?
Se lie à l’ADN internucléosomique.
* un seul
Pourquoi les histones sont fortement liées à l’ADN qui est négativement chargée ?
Forte proportion d’acides aminés chargées positivement. Au moins 20% des résidus sont des lysines et arginine.
Comment se nomme la région conservée dans toutes les histones de l’octamère?
Domaine globulaire des histones (domaine de repliement).
Structure du domaine globulaire des histones ?
3 régions en hélices séparées par 2 boucles non-structurées.
H3 et H4 forment des … ?
Hétérodimères et s’associent ensemble pour former des tétramères.
H2A et H2B forment des … ?
Hétérodimères (incapable de former des tétramères).
Mécanisme d’assemblage des nucléosomes ?
Tétramère H3/H4 se lit en premier.
2 dimères H2A/H2B s’associent au complexe.
Le nucléosome est complet.
Les histones possèdent des queues N-terminales, à quoi servent-elles ?
Cibles de modification post-traductionnelles : phosphorylation, acétylation et méthylation.
H3 est la plus longue, la plus modifiée.
Le nucléosome présente une … axe de symétrie ?
Double
Les histones du tétramère H3/H4 interagissent avec quelles sections de l’ADN ?
H3 spécifiquement ?
60 pb centrales. Cela cause des courbures et tensions dans l’ADN et facilite accès aux dimères H2A/H2B.
H3 agit avec 13 pb de chaque extrémité de l’ADN.
Les histones du tétramère H2A/H2B interagissent avec quelles sections de l’ADN ?
30 pb de part et d’autre des 60 pb centrales.
Combien de sites de contact entre les histones et l’ADN ? Où sont-ils situés ?
14, un à chauqe fois que le petit sillon de l’ADN touche l’octamère d’histones.
Comment sont liés les sites de contact entre les histones et l’ADN ? Que favorisent-elles ?
Par des liaisons hydrogènes.
Permet courbure de l’ADN.
Où émergent les 4 queues H2B et H3?
Entre les sillons de l’ADN.
Où émergent les 4 queues H2A et H4?
Au-dessus et au-dessous des 2 hélices d’ADN.
De quel côté les queues d’histones dirigent l’enroulement de l’ADN ?
Gauche/surenroulements négatif.
Quelles sont les 2 conformations chromatidiennes ?
Hétérochromatine et euchromatine.
L’hétérochromatine ?
Caractérisée par marquage dense avec nombreux contrastes et apparences condensée. Zone de faible expression des gènes. Importante pour suppression d’expression génique.
L’euchromatine ?
Inverse.
Caractérisée par marquage faible et structure ouverte. Zone élevée d’expression des gènes.
Rôle de l’histone H1 ?
Resserrer l’association de l’ADN avec le nucléosome en donnant un angle mieux défini pour l’entrée et sortie de l’ADN dans le nucléosome. Il protège 20 pb additionnelles.
L’histone H1 se lit à deux régions de l’ADN, lesquelles ?
Dans ADN internucléosomique et au milieu des 147 pb associées au nucléosome.
L’histone H1 forme aussi une deuxième structure, laquelle ?
La fibre de 30 nm.
Second niveau de compaction de l’ADN. Elle devient beaucoup moins accessible aux enzymes.
Quelles sont les deux représentations pour la fibre de 30 nm ?
Modéle solénoide
Modèle zig-zag
Modéle solénoide ?
ADN nucléosomale forme une superhélice contenant 6 nucléosomes/tour. Les surfaces planes de chaque face du disque d’octamères d’histones adjacentes entre elles. ADN internucléosomique enfouie au centre de la superhélice.
Modèle Zig-Zag ?
Organisation en zig-zag des nucléosomes, forme compactée. Nécessite le passage bien droit au travers de l’axe central de la fibre.
Fonction des queues N-terminales dans la formation des fibres de 30 nm ?
Stabilise la fibre par interactions avec nucléosomes adjacents.
Variants d’histones ?
H2A.X et CENP-A
H2A.X ?
Lorsque l’ADN chromosomique subit une cassure, H2A.X situé à proximité devient phosphorylé et recrute des enzymes de réparation au site de dommage.
CENP-A ?
Variant H3 dans les nucléosomes incorporés dans les kinétochores. Queue + longue que H3 ce qui permet nouveaux sites de liaison pour d’autres protéines (celles constituant le kinétochore).
