Le génome Flashcards
Taille du génome humain
3,2 milliard de paires de bases (pb)
P.S. ≈ 20 000 gènes codants pour des protéines (1.5% du génome)
Nucléosome
Segment de 147 paires de bases d’ADN enroulé autour d’un octamère d’histones.
Formes de la chromatine selon son activité transcriptionnelle
- Inactive = hétérochromatine
- Active = euchromatine
3 mécanismes principaux d’altération des histones affectant l’activité transcriptionnelle
- Méthylation : activation ou répression d’expression selon le résidu méthylé
- Acétylation : Activation
- Phosphorylation : activation ou répression d’expression selon le résidu
4 fonctions principales de régulation génétique des long ARN non-codants.
- Facilitation de liaison de facteurs de transcription
- Inactivation de facteurs de transcription par liaison directe
- Promotion de modification des histones via acétylases ou méthylases
- Stabilisation de structures secondaires ou tertiaires (ex. : architecture de chromatine)
Expliquer ADN codant vs ADN non codant
- ADN codant (1.5%) : code pour les protéines (≈ 20 000)
- ADN non codant (98.5%): ne code pas pour des protéines ; > 85% transcrit ; ≈80% dédié à la régulation de l’expression des gènes
5 grandes classes de séquences non codantes fonctionnelles
du génome
- Promoteurs et amplificateurs
sites de liaisons de facteurs de transcription - Sites de liaison de facteurs d’organisation et de maintien de la structure de la chromatine
- ARN régulateurs non codants :
-microARN (miRNAs)
-Longs ARn non codants (lncRNAs) - Éléments génétiques mobiles (transposons)
- Régions structurelles spécialisées
-Télomères
-Centromeres et ADN satellite
Vrai ou faux :
Plusieurs variations génétiques associées aux maladies sont localisées dans les régions non codantes du génome
Vrai
(maladies complexes)
Vrai ou faux :
La variation inter-individuelle, incluant la différence de susceptibilité aux maladies et à l’environnement, est codée par moins de 0,5% du génome
Vrai
(≈ 15 millions de paires de bases)
2 formes les plus fréquentes de variation génétique dans le génome humain
- Single nucleotide polymorphisms
(SNPs) : variations nucléotidiques - Copy number variations (CNVs) : variation du nombre de copies d’un segment de l’ADN
SNP
(single nucleotide polymorphism)
- Variation d’un nucléotide
- Presque toujours bi-allelique
- Localisation : exons, introns,
régions intergeniques
-1% dans les régions codantes
-Régions non-codantes : susceptibilité aux maladies (effet faible)
Déséquilibre de liaison (linkage disequilibrium)
Association non aléatoire entre allèles de différents locus dans une population.
* Par exemple : un SNP “neutre” peut être un marqueur s’il est co-hérité avec un SNP de susceptibitité à une maladie à cause de leur proximité physique.
CNVs
(copy number variations)
- Variation génétique structurelle qui consiste en de grandes étendues d’ADN contigu répétées dans le génome
- Le nombre de copies dans le génome varie selon les individus
- Dû à une duplication ou suppression
- Affecte un grand nombre de paires de bases (1000 à des millions)
Intérêt des CNVs
- Responsables de différences de séquences entre 2 individus (entre 5 à 24 millions de paires de bases)
–> Médecine légale
–> Diversité phénotypique - ≈ 50% des CNVs impliquent des séquences de gènes codants
Vrai ou faux :
Les altérations de la séquence d’ADN
ne peuvent expliquer à eux seuls la diversité des phénotypes dans les populations humaines
Vrai
(Épigénétique)
Différences phénotypiques entre jumeaux monozygotes
Hétérochromatine
vs
Euchromatine
Au microscope optique (cytochimiquement) :
* Hétérochromatine : dense transcriptionnellement inactive
* Euchromatine : dispersée et transcriptionnellement active.
Hétérochromatine : ne change pas d’état de condensation au cours du cycle cellulaire
Euchromatine : décondensée pendant l’interphase.
Hétérochromatine : localisée principalement en périphérie du noyau et du nucléole
Euchromatine : répartie à l’intérieur du nucléoplasme.
Particule coeur du nucléosome
146 pb d’ADN enroulées environ 1,7 tour autour d’un octamère protéique comprenant deux exemplaires de chacune des histones H3, H4, H2A et H2B.
Comment sont générés les miARN
- Transcription d’un gène à miARN en miARN primaire (pri-miARN)
- Traitement dans le noyau en pré-miARN composé d’un seul brin d’ARN avec structure secondaire en épingle à cheveux et des tronçons d’ARN double brin
- Exportés hors du noyau via des protéines de transport spécifiques
- Pré-miARN coupés par l’enzyme cytoplasmique Dicer : miARN double brin matures de 21 à 30 nucléotides
Complexe RISC
- RNA-induced silencing complex
- Complexe multi-protéique
- Rôle central dans le phénomène d’interférence par ARN = “silence” post-transcriptionnel
- Guidé par les petits ARN non codants endogènes (miARN) ou exogènes (petits ARN interférants, pARNi)
- Clivage des ARNm (siARN= complémentarité parfaite) ou répression de la traduction l’ARNm (miARN=complémentarité imparfaite)
Fonctions/mécanismes d’action des Longs ARN non codants
lncRNAs (Long Noncoding RNA)
Modulent l’expression des gènes :
* Activation (liaison aux facteurs de transcription)
* Répression (idem)
* Modification de la chromatine (liaison aux déacétylases et déméthylases)
* Assemblage de complexes protéiques (stabilisent structures IIaires/IIIière)
Exemples de lncRNA
- XIST (X Inactive Specific Transcript) : transcrit du Chrom X, inactivation physiologique aléatoire d’un des 2 chromosomes X
- Amplificateur (enhancers) : plusieurs sont des sites de synthèse de lncRNA, augmentent la transcription en agissant sur les promoteurs (+sieurs mécanismes)
Système CRISPRs/Cas9
- Mécanisme procaryote (bactérie Strep. Pyogenes) de défense contre les éléments génétiques exogèenes (phages/plasmides)
-CRISPRs : clustered regularly interspaced short
palindromic repeats
-Cas : CRISPR-associated genes (ex. nucléase Cas9) - Utilisé en génie génétique (modification du génome, Gene editing) : guides ARN artificiels 20pb (gRNAs) liant Cas9 complémentaires à une séquence d’ADN cible
Fonctionnement du Système CRISPRs/Cas9
(bactéries)
Bactéries : Protection ≠ phages et plasmides
1. Séquences d’ADN CRISPR (agressions précédentes) transcrites à partir du génome bactérien en ARN guides (ARNg)
2. Région constante (lient Cas9) et une séquence variable d’environ 20 bases (hétéroduplexes avec des séquences d’ADN homologues d’intérêt)
3. Nucléase Cas9 clive ADN lié = rupture d’ADN double brin –> destruction de l’ADN de l’envahisseur.
Fonctionnement du Système CRISPRs/Cas9
(génie génétique)
- ARNg sont conçus avec des régions variables homologues à une séquence d’ADN spécifique d’intérêt–> Coexpression de l’ARNg et de l’enzyme Cas9 (ADN codant ou protéine) –> clivage efficace et hautement spécifique de la séquence cible.
- ADN homologue présent (ADN donneur)–> recombinaison homologue (HDR) répare la cassure avec introduction de changements précis dans la séquence d’ADN
- ADN homologue non présent –> réparation par jonction d’extrémité non homologue (NHEJ) = mécanisme sujet aux erreurs –> insertions et/ou des délétions perturbatrices (indels)
N.B. HDR moins efficace que NHEJ ;
Applications du Système CRISPRs/Cas9
(génie génétique)
Recherche fondamentale :
Insertion de mutations spécifiques dans des cellules et des tissus
–> modèles de cancers et d’autres maladies
–> générer des modèles animaux transgéniques à partir de cellules souches embryonnaires modifiées.
Thérapeutiques potentielles :
CRISPR/Cas9 couplé avec HDR
–> réparation des maladies génétiques héréditaires –> création de mutations pathogènes dans des cellules souches pluripotentes inductibles
