TP 5 Enquête sur les maladies héréditaires - III

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1 TP 5 Enquête sur les maladies héréditaires - III Anémie Falciforme [Sickle-Cell Anemia] Partie 1 Qu est-ce que l anémie falciforme? L'anémie falciforme (sickle cell anemia) est une maladie génétique qui se manifeste à travers de multiples symptômes: douleurs articulaires intenses, anémie chronique, susceptibilité accrue aux infections,... Elle nécessite un suivi médical lourd. Le but de ce TP est de retracer cette maladie et étudier ses mécanismes. L anémie falciforme affecte surtout les peuples d origine africaine, mais peut également se trouver dans d autres groupes ethniques, y compris les peuples de la Méditerranée et du Moyen-Orient. Un sur 12 Afro Américains ont la caractéristique de la cellule falciforme (c.à.d. sont porteurs du gène responsable de la maladie, mais ne sont pas atteints de la maladie elle-même). L anémie falciforme est une maladie caractérisée par une forme anormale des globules rouges, rappelant celle d une faucille d où son appellation. Ces cellules en forme de faucilles sont très fragiles et causent une anémie très grave ou une diminution du nombre de globules rouges. Cette maladie a des symptômes douloureux. L anomalie des cellules provient d une protéine défectueuse dans la cellule elle-même: l hémoglobine. L'hémoglobine normale est un tétramère, c'est-à-dire qu'elle est formée de quatre chaînes peptidiques, deux chaînes dites alpha (identiques l'une à l'autre) et deux chaînes dites bêta (également identiques). On trouve aussi quatre groupements organiques, appelés hèmes, contenant chacun un atome de fer. C'est à ce niveau que se lie l'oxygène. Donc, chacune des quatre parties a la fonction de fixer une molécule d oxygène et de la transporter des poumons aux tissus qui en ont besoin Sami Khuri 1

2 Dans le cas de l anémie falciforme, l hémoglobine défectueuse (HbS) ne peut pas fixer la molécule d oxygène et il en résulte un précipité formé de plusieurs protéines d hémoglobine coincées l une à l autre. Ce précipité est la cause de la forme en faucille des globules rouges. C est à dire, au lieu d apparaître lises et biconcave, les globules rouge sont en forme de faucille. Ouvrir une fenêtre web browser et ouvrir la planche de travail de Biologie 3.2 en allant au site Préparer un compte (si nous n avez pas un), et cliquer sur le bouton Protein Tools. Selectionner Ndjinn-- Multiple Database Search de la liste. La recherche NDjinn est une caractéristique de la planche de travail de Biologie qui permet à l utilisateur de trouver des informations sur un sujet d intérêt, en utilisant des bases de données spécifiques qui peuvent être utiles. Cliquer sur le bouton "Run". Passer au milieu de la page et cliquer sur la petite boîte à gauche de SWISSPROT_MAMMALS. Passer vers le haut au-dessus des sélections de la base de données. Choisir Exact Match de la fenêtre qui mentionne Contains. Dans la boîte-test à droite, à côté de Exact Match taper: beta globin Sélectionner All de Hits per page. Cliquer sur le bouton Search pour soumettre la demande. CLUSTAL-W Alignements Séquentiels Dans le menu scroll, vous verrez qu un grand nombre de séquences ont été trouvé. Passer sur la liste et choisir les entrées suivantes en sélectionnant: SWISSPROT_MAMMALS:HBB_RABIT (Rank = 0) SWISSPROT_MAMMALS:HBB_SHEEP (Rank = 2) SWISSPROT_MAMMALS:HBB_FELCA (Rank = 6) SWISSPROT_MAMMALS:HBB_MACFU (Rank = 70) SWISSPROT_MAMMALS:HBB_LOXAF (Rank = 71) SWISSPROT_MAMMALS:HBB_ELEMA (Rank = 78) Les rangs entre parenthèses peuvent avoir changé. Importer les séquences en cliquant sur le bouton Import Sequence(s) au bas de la page Sami Khuri 2

3 Une nouvelle page apparaît. Sélectionner chacune des 6 séquences en cliquant sur les petites boîtes à côté des séquences. A présent, les séquences sont prêtes pour l alignement. Sélectionner CLUSTALW-Multiple Sequence Alignement. Cliquer sur le bouton Run. L écran montrera un choix de paramètres relatif au programme CLUSTALW. Accepter les paramètres par défaut et cliquer sur Submit. Quand les résultats sont obtenus, passer vers le bas jusqu à arriver à Clustal W dendrogram. D après l arbre sans racine sur l écran: 1) Quelles sont les deux espèces ayant le plus grand nombre de bêta globines similaires? 2) Les moutons et les chats sont-ils plus similaires que les moutons et les Importer l alignement séquentiel multiple à la planche de travail, workbench, en cliquant sur le bouton Import Alignement( ) situé en haut et au bas de la page. Nous pouvons aussi construire un arbre avec racine. Sélectionner "DRAWGRAM- Draw Rooted Phylogenetic Tree from Alignment" a partir du menu Aller vers le bas et cliquer sur la boîte blanche à côté de "CLUSTALWprotein". Cliquer sur "Run". Cliquer sur "Submit" sur l écran suivant. Aller vers le bas pour voir l arbre avec racine. 3) Quelles sont les espèces ayant le plus de beta globines similaires? 4) Les moutons et les chats sont-ils plus similaires que les moutons et les Cliquer sur "Return" au bas de la page. Comparaison des Séquences Sélectionner les séquences alignées en cliquant sur la petite boîte à côté de CLUSTALW - protein. Marquer BOXSHADE-Color-Coded Plots of Pre-Aligned Sequences dans le menu scroll Cliquer sur le bouton Run Sami Khuri 3

4 Accepter les paramètres par défaut de la nouvelle page et cliquer sur Submit. BOXSHADE peut être utilisé sur des groupes de protéines qui ont été alignées (par CLUSTALW) afin de déterminer la similitude entre elles. Ceci produit un code-couleur des séquences de protéines. Le vert est pour les acides aminés qui sont les mêmes dans toutes les protéines étudiées. Le jaune est pour les acides aminés qui sont les mêmes pour presque toutes les protéines étudiées. Cyan veut dire que les acides aminés ont des structures similaires, mais sont différents. Une région sans couleur indique une grande variété dans les comparaisons. Observer les séquences alignées. 5) Quelles sont les espèces ayant le plus de bêta globines similaires? 6) Les moutons et les chats sont-ils plus similaires que les moutons et les 7) A votre avis, pourquoi les séquences sont-elles similaires? Plus tard, en observant l hémoglobine on verra son rôle dans l anémie falciforme Sami Khuri 4

5 Biology Workbench Aller à la page d'accueil de Biologie Workbench à pour ouvrir un compte. Aller à First time users: please register for a free account cliquer sur register. Une fois vous êtes dans la page de compte vous aurez besoin de fournir un nom d'utilisateur (user ID) et un mot de passe. S'il vous plaît utilisez votre nom de famille comme nom d'utilisateur et un mot de passe que vous n oublierez pas durant la session. Complétez les informations demandées et copiez-les aussi sur cette page. Après avoir rempli votre nom d'utilisateur et le mot de passe, cliquez sur REGISTER. Vous serez pris à la page d'accueil de Biology WorkBench. Descendez au bas de la page. Changez la couleur de fond en Rose. Ceci vous aidera à voir facilement les couleurs utilisées lors de l'alignement des séquences. Puis cliquez sur Session Tools Sami Khuri 5