L INFORMATION GENETIQUE

Transcription

1 L INFORMATION GENETIQUE

2 LE SUPPORT STRUCTURALE DE L INFORMATION GENETIQUE

3 TRAVAUX DE BOVERI Travail sur la fécondation (1888) => rôle du spermatozoïde et de l ovule (fécondation œuf oursin) Étude de cas de polyspermie Développement normal dépend d une combinaison particulière de chromosomes Chaque chromosomes individuels doivent posséder des qualités différentes

4 Expériences de BOVERI pratiquées chez l'oursin ( ) EXPERIENCE 1 EXPERIENCE 2 Fécondation normale suivie d'une séparation des quatre premières cellules issues du développement de l'oeuf. Les quatre cellules ont le même nombre de chromosomes Chaque cellule est à l'origine d'une larve d'oursin Double fécondation suivie d'une séparation des quatre premières cellules issues du développement de l'oeuf. Les quatre cellules ont un nombre différent de chromosomes, correspondant à des combinaisons différentes. Chaque cellule est à l'origine d'une larve d'oursin. Ces larves vivent Ces larves meurent

5 TRAVAUX DE SUTTON o Formation des spermatozoides des sauterelles pas méiose o Paires de chromosomes : chromosomes homologues => paires de facteurs héréditaires (cf Mendel) o Paire de chromosome qui se séparent lors de la formation des gamètes (idem particules de Mendel) o Réunion de ces chromosomes durant la fécondation (idem mendel)

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7 THÉORIE CHROMOSOMIQUE DE L HEREDITÉ Parallélisme entre le comportement des gènes et des chromosomes suggère que les gènes sont localisé sur les chromosomes Sutton et Boveri proposent indépendamment la théorie chromosomique de l hérédité : les «facteurs mendéliens» responsables de la transmission héréditaire des caractères sont situés sur les chromosomes. Critique sévère de cette théorie pendant des années faute de preuves expérimentales

8 La théorie chromosomique de l hérédité (Sutton et Boveri) Une des critiques => ségrégation aléatoire des chromosomes non vérifiable Travaux de Carothers en 1913 : Observation de 2 paires de chromosomes hétérologues : la ségrégation est bien aléatoire.

9 TRAVAUX DE MORGAN Observation des chromosomes sexuels chez la drosophile Etude de croisement qui ne correspondent pas aux prévisions de Mendel Henking en 1891 découvrent un corps non apparié : le corps X => plus tard nommé chromosome X par Wilson. Chez d autres insectes : chromosome hétéromorphe : chromosome X et Y

10 F1 P

11 F2 F1

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13 TRAVAUX DE GRIFFITH (1928)

14 TRAVAUX DE AVERY, MCLEOD& MC CARTHY

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18 WATSON ET CRICK,1952

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21 Règle de Chargaff A = T, C = G, A + G = T + C

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27 Collier de perle

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33 CHROMOSOMES POLYTÉNIQUES Plusieurs cycles de réplication sans séparation des chromosomes fils Bandes sombres : ADN condensé Bandes claires : ADN moins condensé (15% de l ADN total)

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35 ANNEAUX DE BALBIANI OU PUFFS Zone ou ADN est décondensé Lieu de synthèse ARN intense (diapo suivante) Puffs : gènes fonctionnels qui varient en fonction du temps

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37 CHROMOSOMES EN ÉCOUVILLON Ovocyte de batracien Expansions latérales en forme de boucles Lieu de transcription intense

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39 CARYOTYPE Traitement à la colchicine qui bloque la mitose en métaphase Classement par ordre taille et forme Autosome/gonosome

40 Le gène se définit toujours à partir de résultats expérimentaux. Le gène est redéfini ou «réinventé» à chaque apport supplémentaire de données. La définition du gène doit être une définition qui prend en compte la fonction.

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46 RÉPLICATION DE L ADN

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59 L EXPRESSION DE L INFORMATION GENETIQUE ET SON CONTROLE

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61 Nécessité d un intermédiaire entre ADN et protéine apparaît très tôt : ADN localisé dans le noyau alors que synthèse protéique dans le cytoplasme Flux d information génétique de l ADN à la protéine

62 Expression différentielle des gènes => nécessite un contrôle de l expression Permet une spécialisation des cellules Permet une adaptation à l environnement

63 STRUCTURE DE L ARN Différence ADN/ARN -ribose remplace le déoxyribose -Uracil remplace la thymine

64 STRUCTURE TRIDIMENSIONELLE DE L ARN Existence d appariement de base conventionnel (A-U et C- G) et non conventionnel.

65 Les ARNr et les ARNt représentent 95% des ARN chez E Coli

66 EXPRESSION DE L INFORMATION GÉNÉTIQUE CHEZ LES PROCARYOTES

67 RNA POLYMERASE RNA polymerase alonge le brin d ARN dans le sens 5 -> 3 Addition dntp du coté 3 OH Portion de 17 bp déroulé RNA polymerase ocupe une longueur de 35 pb sur l ADN

68 Les ARN polymérases catalysent la synthèse de l ARN à partir d une matrice d ADN Une seule ARN polymerase chez les procaryotes mais existence de plusieurs facteurs nécessaires à l initiation de la transcription : les facteurs sigma Facteur sigma 70 permet la synthèse des ARNm par ex Facteur sigma reconnait séquence signal et recrute cœur polymérase

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70 Présence du facteur sigma nécessaire à la fixation de l ARN pol sur l ADN Libération facteur sigma permet libération ARN polymerase du promoteur et début de l élongation

71 PROMOTEURS Région 10 (boite TATA ou boite Pribnow) et 35 retrouvées dans tous les gènes bactériens : site de fixation des facteurs sigma. Séquence UP (upstream promoter) : seulement dans certains gènes hautement exprimés => fixation SU alpha

72 SÉQUENCE CONSENSUS

73 Direction de la transcription variable selon le brin d ADN utilisé comme matrice => Déterminé par l orientation du promoteur

74 Signaux de fin de transcription - séquences d'adn riches en G-C ralentissent la progression de l'arn pol puis la stop - formation boucle en épingle à cheveux entre 2 régions complémentaires - protéine de terminaison (Rho) va "remonter" l'ensemble de la molécule d'arn et par son activité d'hélicase va rompre les liaisons hydrogènes et libérer la molécule

75 MATURATION ARN PROCARYOTES Pas de maturation ARNm chez procaryotes Maturation ARNr : méthylation et clivage et action de nucléase 7 copies du gène qui diffère par nombre, localisation et identité du trna inclut dans le transcrit primaire

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77 MATURATION DES ARNT

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80 STRUCTURE ARNT De 73 à 93 nucléotides Boucle D Boucle T Boucle anticodon

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84 SIGNAL INITIATION TRADUCTION

85 FORMATION DU COMPLEXE D INITIATION

86 ÉLONGATION

87 TERMINAISON RF : release factor : permet fin de la traduction et libération des SU ribosomal

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89 Attention : en réalité la transcription et la traduction sont couplé chez les procaryotes

90 EXPRESSION GÉNÉTIQUE EUCARYOTE

91 Comparaison ARN pol bact et ARN pol II Ressemblance structurale de l ARN pol bactérienne et l ARN pol II Structure similaire : ARN pol apparenté phylogénétiquement

92 Séquences consensus retrouvés au point de départ des ARN pol II Existence de 2 ou 3 de ces séquences simultanément La plupart en amont de la transcription sauf DPE dans la séquence transcrite

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94 Initiation de la transcription eucaryote par l ARN pol II Facteurs généraux de transcription (TFII1, TFIIB, etc) Présence d une boite TATA (TATA box) à 25 nucléotides Fixation TFIID sur TATA qui permet fixation de la TFIIB (TFIID induit changement de conformation de l ADN) Assemblage des autres facteurs et de l ARN pol TFIIH utilise ATP pour écarter la molécule d ADN

95 => Protéine régulatrice qui se fixe sur site de liaison spécifique a plusieurs milliers de nucléotides du début de la transcription

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97 Maturation des ARNm : l épissage

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100 Maturation des ARNm : la coiffe coiffe Queue polya Structure de la coiffe Coiffe protége ARN des ribonucléases

101 Maturation des ARNm : la queue polya Séquence consensus de coupure et de polyadénylation

102 TRANSPORT ARNM VERS CYTOPLASME

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104 SÉQUENCE SIGNAL DE TRANSLOCATION DANS LE RER

105 SYNTHÈSE PEPTIDE DANS RER

106 GLYCOSYLATION (RE)

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108 Modifications post-traductionnelles et adressage protéique Elles permettent des modifications d activité (inhibition, activation ) Se sont des réactions chimiques catalysées par des enzymes la plupart du temps. Trois sortes de modif post traductionnelles: - fixation de protéines à des lipides - glycosylation de protéines. - phosphorylation de protéines.

109 CONTRÔLE DE L EXPRESSION GÉNÉTIQUE

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