Comment s'exprime un gène ?. Voià une question qui amène à rappeler d'abord les principales composantes d'un gène sur le DNA (amplificateur, promoteur,..). Aussi, il faut rappeler qu'il y'a des gènes et des gènes!
LE
DNA SUPPORT DES GENES
Les gènes sont constitués
de séquences nucléotidiques qui sont à l'origine
des protéines (séquences d'acides aminés).
La structure d'un gène ainsi que sa longueur sont variables. Un gène contient 2 zones; 1/ une zone régulatrice située près de l'extrémité 5' et 2/ une zone contenant les parties codantes du gène. Les gènes des eucaryotes présentent des parties codantes complexes et polymorphes comprenant une succession d'exons et d'introns. Certains gènes, chez les eucaryotes, ne possèdent pas d'introns (vestiges de bactéries ?). Les protéines sont codées par les exons. Certaines parties des exons sont non codantes. Situés entre les exons, les introns ne sont pas codants.
Le
gène en entier est transcrit en RNA. Les introns sont ensuite
excisés au cours du processus de la maturation. Il en résulte
un RNA messager mature (mRNA) ne contenant que des séquences
codantes correspondant aux exons. A l'inverse des eucaryotes, les
procaryotes, comme les bactéries, ont des gènes constitués
de parties codantes uniquement (sans introns).
La partie régulatrice d'un gène est constituée
de 2 parties; l'amplificateur
(enhancer) et le promoteur, situé
juste en amont de l'extrémité 5' du premier exon et
sur lequel se fixe la RNA polymérase (enzyme de transcription)
par le biais des ségments CAAT et TATA box.
La traduction commence au codon méthionine ATG. Elle s'arrête sur le dernier exon dès l'apparition de l'un des trois codons stop (UAA, UAG, UGA). Le denier exon présente aussi une partie non codante qui est transcrite mais non traduite. A environ 20 nucléotide de la fin du dernier exon, existe une séquence AATAAA nécessaire pour la polyadénylation du RNA après transcription.
GENES
UNIQUES CODANT POUR PLUSIEURS PROTEINES
Plusieurs gènes sont capable de coder pour plusieurs protéines
(isoprotéines). Cest le cas des gènes qui codent pour
les isoenzymes qui ont des fonctions analogues (calyse de la même
réaction), mais dont la structure est légèrement
différente. Ces gènes uniques non répétitifs,
possèdent un ou plusieurs exons qui codent pour une partie
commune de la protéine et plusieurs autres exons, spécifiques
de chacunes des isoprotéines.
GENES
DISPERSES CODANT
POUR PLUSIEURS PROTEINES: FAMILLES DE GENES
Ce sont plusieurs gènes semblables dispersés sur un
ou plusieurs chromosomes et codant pour des isoprotéines. C'est
le cas des protéines responsables de la contraction musculaire
(actine et myosine). La myosine, constituée de 2 paires de
sous-unités légères et 1 paire de sous-unités
lourde, a 6 gènes codant pour la sous-unité lourde permettant
à la myosine d'exister sous differentes isoformes.
GENES
NE CODANT POUR AUCUNE PROTEINE: PSEUDOGENES
Un pseudogène est une séquence de nucléotides
analogue à la séquence transcriptionnellement active,
mais ne codant
VOIES
DE TRANSMISSION DE L'INFORMATION GENETIQUE.
L'information génétique s'écoule
chez les procaryotes et les eucaryotes du DNA au RNA, puis du RNA aux
protéines suivant le modèle:
DNA
<--> DNA <-->
RNA --> Protéines
Quatre étapes
importantes de la transmission de l'information peuvent être dégagées:
La REPLICATION (étape DNA
<--> DNA). Elle
assure la production du DNA identique à lui même pour conserver
l'identité de l'espèce. Parmi les protéines impliquées
dans cette étapes, les DNA polymérases DNA dépendantes
jouent un rôle capital.
Le DNA est un réservoir de gènes qui sont à l'origine
des génotypes.
La TRANSCRIPTION (étape DNA
-->
RNA). C'est le processus
par lequel le message génétique contenu dans les séquences
des bases du DNA (sous
forme de nucléotides) est transcrit en RNA messager (m RNA). Les
RNA polymérases DNA dépendantes assurent principalement
ce rôle.
La TRADUCTION (étape RNA
--> Protéines).
C'est l'étape où le message génétique porté
par le mRNA, décodé par les ribosomes, est transformé
en séquences d'acides aminés qui correspondent à
des protéines spécifiques.
La 'TRANSCRIPTION INVERSE' (étape
DNA
<--
RNA). C'est une étape
présente chez certains virus à RNA où le génome
est copié en DNA grâce à une DNA polymérase
RNA dépendante ou transcriptase réverse qui permet
la synthèse du RNA à partir du DNA.
Les protéines résultant de la traduction des mRNA subissent
des changement post-traductionnels (glycosylation, phosphorylation,...).
Ils en résulte des repliements moléculaires dans l'espaces
(conformation) dont les fonctions biologiques des protéines en
dépendent. Des phénotypes apparaissent.
Actuellement on parle de
génomique structurelle
(structure des génomes) et de génomique fonctionnelle qui
englobe le transcriptome
(ensemble de gènes transcrits) et le protéome
(ensemble des gènes traduits).
Ces trois niveaux moléculaires font le lien entre le génotype
et le phénotype. Ils sont en interactions complexes contrôllant
l'expression (transcription) et l'activité (épissage régulier
et alternatif, modifications posttranscriptionnelles et posttraductionnelles)
des gènes.
POLYMORPHISME DU GENOME.
Le génome reste un réservoir inépuisable de polymorphisme,
car il est soumis aux effets mutagène de l'environnement. Par 1000
bases, 0,5 à 10 nucléotides sont différents d'un
individu à un autre en fonction de l'espèce. La majorité
de ces mutations se trouvent dans des régions intergéniques
(non codantes). Le DNA codant ne représente que 5 à 40%
du génome des organismes supérieurs selon les espèces.
1.1.
REPLICATION
DU DNA
Après
ANIMATIONS SELECTIONNEES
Southern
Blotting
'Southern Blotting',
développée par Edwin Southern, est une techniques permettant d'identifier
le DNA ayant une séquence nucléotidique précise.
Molecular
motors
De l'interaction
entre les 'moteurs moléculaires' et les microtubules résulte les
mouvements enregistrés durant la mitose. les 'moteurs moléculaires'
tirent leur énergie de l'ATP pour étirer les microtubules.
DNA replication
Animation
1
,
Animation 2 ,
Animation 3
La réplication
du DNA qui prend lieu au niveau de la fourche de réplication comprend
un ensemble de processus précédant la réplication proprement
dite ou intervenant après celle ci. Plusieurs enzymes y sont impliquées
dont des topoisomérases, des hélicases, des primases, des DNA polymérases
et des ligases.
HOW DO WE DEVELOPP TRANSGENIC PLANTS ?
Peptide Hormon Signal Transduction via a G protein-linked Receptor
1.2. TRANSCRIPTION
DES GENES
ALLER A: BASES DU GENIE GENETIQUES
,