Cours 7_ Les Éléments Transposables

Question 1

Explique la mise en évidence du concept de transposition par Barbara McClintock et ses impacts dans le génome du maïs

Answer 1

Barbara McClintock est la première femme à recevoir un prix Nobel de physiologie et Médecine en 1983

Le gène codant une enzyme de la voie de synthèse d’anthocyanin(pigment) contient un transposon (TE).
-La présence du transposon empêche la transcription : la graine a un phénotype « jaune ».
Si le transposon se déplace, la transcription se fait, l’enzyme est produite et l’anthocyanin est synthétisé
-la graine a un phénotype «brun» (cellule germinale) ou
«taches brunes» (cellule somatique).

Question 2

Donne la définition des éléments transposables. Il y a une corrélation entre la proportion des séquences répétées et quoi?

Answer 2

Éléments transposables ≡ Séquences répétées dispersées qui ont la capacité de se déplacer au sein d’un génome par un mécanisme appelé transposition.

Corrélation de la proportion de séquences répétées (ET) d’un génome avec sa taille = Origine du paradoxe de la valeur C

Question 3

Quelles sont les deux catégories majeures des éléments transposables ?

Answer 3

TypeI,ou rétroéléments, dont la mobilisation fait intervenir un intermédiaire ARN
TypeII, ou transposons à ADN, qui utilisent un intermédiaire ADN pour leur transposition.

Question 4

Explique la structure d’un transposon

Answer 4

. La partie centrale du transposon code pour une transposase.
Aux extrémités: les répétitions terminales inversées (ITR) et de petites répétitions directes(DRs).

Question 5

Comment reconnait-on un transposon?

Answer 5

-le transposon est reconnu par la transposase au niveau de ses ITR
-excision et insertion ailleurs dans le génome
-longueur comprise entre 1.3 et 2.4 kb
-effet sur l’expression des gènes en s’insérant dans les introns, exons ou dans les régions régulatrices

Question 6

Quelles sont les caractéristiques des rétrotransposons?

Answer 6

• la majeure partie des éléments répétés
  -une molécule ARN comme intermédiaire de transposition: copiés en ARN puis rétro-transcrits à l’aide d’une transcriptase inverse (reverse transcriptase RT) en une molécule d’ADN complémentaire qui est ensuite intégrée dans le génome
  -contrairement à la majorité des transposons à ADN, l’élément est ici dupliqué

Question 7

Que veut dire LTR

Answer 7

Longue répétition terminales

Question 8

Quelle est la structure des rétrotransposons?

Answer 8

-La structure est proche de celle des rétrovirus

-Ils ont un promoteur interne localisé dans le LTR en 5’
Composé d’un gène gag qui code pour une pseudo-particule virale dans laquelle la transcription inverse a lieu

-Ils ont un gène pol qui code pour plusieurs fonctions enzymatiques: une protéase permettant de couper les poly protéines en plusieurs segments, une reverse transcriptase qui permet de transcrire l’ARN en ADN complémentaire et enfin une intégrase qui permet l’intégration du segment d’ADN produit dans le génome hôte

-Contient également un gène env pour des protéines d’enveloppe.

Question 9

Quelles sont les étapes de la synthèse de l’ADNc à partir des rétrotransposons avec LTR autonomes ?

Answer 9

1. Transcription des rétrotransposons LTR par l’ARN pol II en ARN génomique polyadénylé entre les deux R
2. La transcription inverse initiée par la liaison d’un ARNt au PBS l’extrémité 3’ sert d’amorce pour la synthèse d’ADNc du premier brin par RT l’extrémité 5’ de l’ARN rétrtranscrit est dégradée par l’ARNaseH

…. Voir diapo 11

3. La synthèse d’ADNc est complétée
4. L’intégrase (endo) catalyse l’insertion de l’ADNc double brain dans le génome et la génération de duplications courte de site cible

Question 10

Il existe deux types de rétrotransposons sans LTR, quels sont-ils?

Answer 10

1. Autonomes — longs éléments nucléaires intercalés (LINE)
2. Non-autonomes — petits éléments nucléaires intercalés (SINE)

Question 11

Quel est le seul élément actif capable de rétro transposer chez l’Humain ?

Answer 11

LINE-1

Question 12

Quels sont les deux cadres de lecture de LINE-1?

Answer 12

ORF2: code pour la transcriptase inverse (RT) et une endonucléase (EN)

ORF1: code pour une protéine de liaison à l’ARB (RBP) qui est essentielle pour la transposition.

Question 13

Qu’est-ce qu’un triangle ouvert ?

Answer 13

Triangles ouverts : duplications du site cible qui varient en
longueur flanquant les insertions de rétrotransposons non-LTR.

Question 14

Comment se passe la création de la nouvelle copie de l’élément LINE chez les rétrotransposons sans LTR autonomes ?

Answer 14

1 : Transcription en ARN génomique par l’ARN pol II.
2 : L’endonucléase (EN) génère une fissure à brin unique dans son site de reconnaissance consensus 5’-TTTTA-3’. ? : détails du clivage du second brin encore inconnus.
3 : L’ARN s’apparie avec sa queue polyA sur le motif TTTT qui sert d’amorce de transcription inverse (ligne en pointillés) : l’ARN est dégradé pendant la synthèse de l’ADNc du premier brin par la RNaseH.
4 : L’extrémité 3’ de l’ADNc est apparié à l’extrémité 3’ générée par l’EN, suivie de la synthèse du deuxième brin et du comblement de la lacune. Les détails de ce processus sont inconnus.
5 : La nouvelle copie de l’élément LINE est encadrée par des duplications du site cible de longueur variable.

Question 15

À quoi ressemble la structure des rétrotransposons sans LTR non-autonomes ?

Answer 15

-comme les lINE, ils sont flanqués de duplications de site cible de longueur variable

-les éléments Alu complets mesurent environ 300pb de longueur, contiennent à leur extrémité 5’ un promoteur de l’ARN pol III (A-B) et se terminent par une queue polyA.

-Deux séquences dérivées de la particule de reconnaissance du signal 7SL-RNA (LR-7SL) qui sont séparées par une séquence riche en A(A-r)

Question 16

Quelles sont les caractéristiques des éléments SVA

Answer 16

éléments SVA (SINE-VNTR-Alu) :
 Une répétition CCCTCT de longueur variable,
 Une séquence inversée semblable à l’Alu,
 Un nombre variable de répétitions en tandem (VNTR),
 Une séquence dérivée de l’endogène rétrovirus humain HERV-K10 (SINE-R),
 Un signal de polyadénylation (AATAAA) et d’une extrémité polyA.
La transcription des SVA initiée à partir d’un promoteur interne ou à partir de promoteurs en amont (?).

Question 17

Qu’est-ce qu’un pseudo gène ?

Answer 17

Les pseudogènes traités proviennent d’ARNm épissés (E1, E2, E3 : exons 1, 2, 3) qui ont été
accidentellement rétrotranscrits en ADNc et intégrés dans le génome par les protéines LINE.  Ils n’ont pas de promoteur et ne sont généralement pas mobiles.

Question 18

Quelle est la contribution relative des rétrotransposons vs transposons a ADN pour l’humain?

Answer 18

Majorité rétrotransposons

Question 19

Quels sont les effets des éléments transposables ?

Answer 19

-Création gènes et ARNs (pseudogènes)
-Modification de réseaux de régulations (en s’intégrant dans séquence de régulation)
-Régulation de l’expression des gènes et sa répression (rôle dans paradoxe valeur C)
-source de mutation
-réarrangements du génome
-affecte lignes germinales et somatiques

Question 20

Explique les deux types de régulation de l’ADN (en cis ou par ARNpi «trans»)

Answer 20

En cis:
La séquence de régulation de l’élément transposable porte un site de liaison du facteur de transcription duquel le facteur de transcription peut se fixer sur ce site et influencer l’expression du gène voisin

ARNpi «en trans»
1. Répression nucléaire
ET à proximité du gène d’intérêt. ARNpi via la protéine piwi déclenche des modifications (épigénétique) d’histones et impactent l’ET et affecte aussi la région de liaison de l’ARN pol du gène voisin. Expression du gène réduite.

2. Répression cytoplasmique
   Séquence dérive de l’ET est présente dans le 5’UTR du gène. Des ARNpi spécifiques à cet ET se lie au transcrit dans le cytoplasme via une protéine argonaute et déclenchent la dégradation du transcrit

Question 21

Indique comme LINE et SINE impactent la taille et la structure du génome

Relation entre les deux ?

Answer 21

LINE: expansion directe du génome par rétro transposition d’ETs autonome

SINE: expansion indirecte du génome via la rétro transposition d’ET non autonomes

Expansion du génome par expansion d’un élément SINE, qui pourrait conduire à l’inactivation de l’élément LINE fournissant la machinerie enzymatique

Question 22

Définition d’adaptation

Answer 22

adaptation ≡ ensemble de modifications héréditaires découlant d’un changement d’environnement (climat, nouveau prédateur…) et qui sont apparues en quelques milliers à plusieurs centaines de millions d’années

Question 23

Explique le cas de micro évolution chez le lépidoptère, la phalène du bouleau

Answer 23

Insertion d’un transposons à ADN dans le premier intron du gene cortex impliqué dans le mécanisme de cet organisme permettant de s’adapté à la nouvelle couleur des bouleaux noircis par le charbon émis lors des débuts de la révolution industrielle.

Question 24

Nomme un exemple d’acquisition d’un élément génétique fonctionnel dérivé d’un ET

Answer 24

Un provirus HERV-W s’est inséré il y a environ 35 millions d’années dans le chromosome 7 de la lignée germinale de l’ancêtre commun de la lignée des Catarrhiniens (« singes de l’Ancien Monde »).
 L’ORF rétroviral originel du gène d’enveloppe épissé a été domestiqué sous la forme d’un gène à un seul exon.  Chez les singes et l’humain, l’ARNm exprimé sert de médiateur dans la fusion cellule à cellules des trophoblastes,
fonction essentielle au développement normal du placenta (symbolisé par l’embryon humain)

Question 25

En quoi les ET peuvent jouer un rôle important dans l’étude génétique des populations ?

Answer 25

Rôle important dans l’étude génétique des populations : L’insertion de séquences Alu à certaines positions spécifiques du génome n’est observée que dans des sous-populations données. On peut ainsi retracer les lignées dans lesquelles ces évènements d’insertion ont eu lieu.