L'organisation des génomes

Thèmes abordés

Organisation des génomes, génome mitochondrial, génome nucléaire, génome eucaryote, ADN

Résumé du document

Le génome eucaryote:
L'ADN est :
- extra nucélaire dans les organites
- nucléaire sous forme chromosomique.
Le nombre de chromosomes dépend de l'organisme. On distingue :
- Les autosomes (22 paires chez l'humain)
- Les gonosomes = chromosomes sexuels (1 paires chez l'humain XX ou XY).
Le chromosome est une molécule linéaire d'ADN contenant un ensemble de gène qui lui est propre.
Il existe une formule chromosomique d'une cellule ou d'un individu = le caryotype qui dépend de la forme et de la taille des chromosomes.

Extraits

[...] Minisatellite hypervariable (VNTR) motif de 9 à 24 pb répété 1000 à 2000pb ces motifs forment des blocs répétés de 0,1 à 20 kpb dispersion dans tout le génome (dans plus de 1000 régions différentes) pourquoi hyper variable ? parce que dans un bloc, le nombre de motifs répétés est variable ce qui génère plusieurs allèles possibles au même locus (locus polymorphe de répétition) → ceci engendre l'existence d'un polymorphisme de répétition du DNA qui est multiallélique Micro-satellites (STR) motifs très courts de 1 à 4 pb répétés 5 à 50 fois dispersés dans tout le génome ≈ du génome le dinucléotide est le plus fréquent soit du génome multialléliques utilisation comme marqueur génétique îlots CpG (ou îlots CG) régions très riches en dinucléotides CpG régions de plus de 500pb sous-représentés au niveau de génome du à la répartition inefficace des 5-méthylcytosines désaminés la cytosine désaminée en uracile est reconnue par les systèmes de réparations et l'uracile est transformé en cytosine 5-méthyl-cytosine, une désamination donne une thymine les systèmes de réparation sont inefficaces donc on a CpG→TpG ou CpA souvent présents en amont de gènes activement transcrits (ex : les gènes de ménages) dans le génome humain, il y a environ îlots les régions particulièrement riches en CpG sont peu méthylées or la 5-méthyl-cytosine empêche l'expression du gène donc les régions particulièrement riches en CpG peu méthylées vont s'exprimer activement et les régions fortement méthylées sont faiblement actives Il existe une corrélation entre le nombre de gène transcrit et le nombre d'îlots CpG : sur le chromosome 19 : 43 îlots CpG / membrane beaucoup de gènes transcrits forte densité en îlots sur le chromosome Y : 3 îlots CpG / membrane peu de gènes transcrits faible densité en îlots ou forte densité en îlots méthylés CNV → ce sont des variations structurelles du génome : régions présentes en nombre d'exemplaires variables. [...]

[...] Les gènes des histones : - 30 à 40 copies de chacun des 5 gènes H2A, H2B, H3, H4) - les gènes sont sans introns -ARNm non polyadénylé (pas de queue poly A en 3') Les gènes des ARN ribosomiques (ARNr) - ne sont pas traduit en protéines mais restent sous forme d'ARN - entrent dans la constitution des ribosomes - on a d'abord un précurseur : l'ARN 45S = transcrit multigénique de 13 kb qui est clivé en ARNr 18S S et 28S il y a répétition en tandem des gènes des précurseurs formant des blocs d'environ 44 kb 150 à 200 blocs (copies) sont situés sur 5 chromosomes différents - gène de l'ARN 5S, il y a environ 2000 gènes codant pour l'ARNr 5S sur le chromosome 1 Les gènes des ARN de transfert (ARNt) - répétition en tandem - un peu partout dans le génome - servent de décodeur et de molécules adaptatrices qui permettent l'adaptation entre AA et ARNm séquences moyennement répétées dispersées = éléments mobiles Ce sont des éléments mobiles ou transposables (=peuvent changer de place dans le génome) On a 4 familles d'éléments mobiles : passe par un intermédiaire - LINE ARN pour se déplacer - SINE - RETROTRANSPOSONS à LTR Déplacement vie une copie ADN TRANSPOSONS Ces séquences représentent 45% du génome = 90% de séquences répétées Famille des LINE (Long Interspersed Elements) : - taille : 6kpb - LINE 1 est la plus représentée ( éléments) et la seul active -elle code pour une transcriptase inverse qui reverse-transcrit (rétrotransposition) son propre ARN en ADN qui pourra aller s'insérer plus loin (après coupure simple brin) Famille des SINE (Short Interspersed Element) - 20% du génome - taille : 100 à 400 pb - ses séquences ne peuvent transposer seuls : elles utilisent la machinerie des LINE 1 - la famille ALU est la plus fréquente (106 éléments au sein du génome) Retrotransposons à LTR (Long Terminal Repeat) - du génome - éléments autonomes proches des rétrovirus Transposons à ADN - du génome - codent pour une transposase Rq : il existe aussi des transpositions conservatives séquences hautement répétées groupées au niveau des centromères : 2 ADN satellites centromériques ADN satellite α : Représente 3 à de l'ADN de chaque chromosome Chaque répétition est un motif de 171 pb répété un très grand nombre de fois (millier) ADN satellite 1 : motif de 25-48 pb au niveau des télomères : 1 ADN satellite télomérique = mini satellite télomérique motif de base de 6pb (TTAGGG le plus souvent) répétition formant des blocs de 10 à 15 kb (petit) séquences hautement répétées dispersées On parle toujours d'ADN satellite. On distingue les catégories en fonction de la taille du motif répété. [...]

[...] Ces variations ont été baptisée CNV/polymorphisme du nombre d'exemplaires → délétion / insertion ou duplication de ces régions d'ADN de largeur très variables (quelque millier de paire de base à quelque centaines de kpb) → du fait des CNV, certains fragments du du génome sont sur ou sous représentés chez certains individus → 2006 : étude du génome de 270 personnes d'origine diverses mise en évidence de plus de 1400 CNV couvrant 360 Mb soit 12% du génome → la moitié sont à proximité ou dans des unités de transcription, donc suceptible de modifier l'expression de certains gènes → conséquences : - caractérisation physiques des individus - susceptibilité à certaines maladies - caractéristique comportementale ? [...]

[...] La mitochondrie est l'usine à énergie de la cellule qu'elle libère sous forme d'ATP grâce à la respiration (lors du phénomène de phosphorylation oxydative). Le génome est circulaire double brin chaque mitochondrie contient plusieurs copies à 10 par mitochondrie) et il y a plusieurs centaines à milliers de mitochondries par cellule est petit (16kpb soit pb chez l'homme) et est très compact les séquences codantes sont sans introns séquences continues ne contient que des séquences codantes pas de séquences répétées la mitochondrie ne synthétise qu'une partie des protéines mitochondriales (13 sur 37) qui la constituent (une grande partie est codée par le génome nucléaire) le code génétique est différent du code génétique universel (ex : UGA code pour un tryptophane alors que c'est un codon stop dans le code universel) ne fonctionne pas de manière autonome. [...]

[...] ex de famille de gène de la globine : hémoglobine = tétramère avec 2 chromatide β-globine : → chromosome 11 → 5 gènes fonctionnels : ε, Gγ, Aγ, δ et β → 1 pseudo gène : Ψβ1 L'ordre des gènes de globine sur le chromosome correspond à l'ordre dans lequel ils sont exprimés au cours du développement. On a plusieurs copies de α et β qui dérivent d'un gène ancestral Pour la chaîne α : vie embryonnaire : chaîne ζ (zéta) (et α) vie fœtal et adulte : chaîne α Pour la chaîne β : vie embryonnaire : expression du gènes ε, γ, puis par relais par HbF vie fœtale : α2β2 relais par le gène β à la naissance vie adulte : α2β2 (HbA) α2δ2 (HbA2) δ est présent chez l'adulte mais en très petite quantité. [...]