Transposition

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• Les documents présentés dans ce cours sont issus
  
• soit de travaux personnels
• soit de travaux présentés sur le web
• Ils sont à lusage exclusif des étudiants en
  dehors de toute exploitation
• commerciales
• D. LOCKER
• PR
• Génétique Orléans

• Les documents présentés dans ce cours sont issus
  
• soit de travaux personnels
• soit de travaux présentés sur le web
• Leur utilisation ne doit donner lieu à aucune
  exploitation commerciale
• D. LOCKER
• Professeur des Universités
• Spécialité Génétique
• Université dOrléans
• UFR/Faculté des Sciences

2
Les éléments transposables
3
Les éléments transposables

• Ils se déplacent dun endroit à un autre du
  génome
• Ils existent dans tous les organismes étudiés
• Leurs effets
• Insertion à proximité ou dans un gène avec
  activation ou inactivation du gène cible.
• Induction de délétions, inversions et
  translocations de lADN
• Induction de cassures chromosomiques

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Les effets dun élément transposable dépendent de
sa localisation
5
Un effet des transposons la variégation
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Observations de B. McClintock (1930-1950)

• Certains croisements chez le maïs donnent
  naissance à des loci mutables (fréquence de
  mutation plus élevée que la normale).
• On met en évidence un élément génétique appelé
  Dissociation ou Ds sur le bras court du
  chromosome 9.
• Lexamen des chromosomes montre des cassures au
  locus Ds.
• Les fréquences et moments où se produisent ces
  cassures sont contrôlés par un autre locus appelé
  Activator ou Ac.

7
Les cassures sont visibles grâce au marquage du
chromosome 9
Les 2 homologues sont différenciables
Wx
Ds
C
Sh
Bz
knob
Hétérochromatine au niveau de lextrémité
CEN
c
sh
bz
wx
Observation au stade pachytène de la méiose
Ds
c
sh
bz
wx
OU
Ds
Délétion
c
sh
bz
wx
8
Cassures de chromosomes observées par McClintock
en 1952
Chromosome 9, bras court, stade pachytène de
la méiose
9
Ds change de position sur le chromosome 9
Wx
Ds
Sh
Bz
I
knob
Transpositions observées chez les descendants
Ds
Wx
Sh
Bz
I
knob
Ds
Wx
Sh
Bz
I
knob
Ds
Wx
Sh
Bz
I
knob
10
La transposition de Ds est associée à des
cassures de chromosomes Duplications et
Inversions
Wx
Ds
Sh
Bz
I
knob
Ds
Bz
Sh
inversion
Wx
Ds
Sh
Bz
Wx
I
OR
Ds
duplication
Wx
Ds
Sh
Bz
I
Wx
Sh
Bz
I
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La présence de Ac,Ds conduit à des phénotypes de
variégation de la couleur du grain
IgtC, décoloré
Ac
I
Wx
Ds
Sh
Bz
CEN
sh
bz
wx
C
Expression des marqueurs récessifs en face de la
délétion
C Coloré
Ds
sh
bz
wx
C
12
Les mécanismes de la transposition
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• Il existe deux types différents de transposons
• Les transposons ADN (utilisation dune
• transposase pour se transposer)
• Les rétrotransposons (transposition par un
• intermédiaire ARN)

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Les éléments transposables qui utilisent un
intermédiaire ADN

• Séquences IS Bactériennes
• Extrémités avec des répétitions inversées
• Code une transposase
• Les transposons bactériens (type Tn)
• Extrémités avec des répétitions inversées
• Code une transposase
• Code un autre marqueur (résistance à un
  antibiotique par exemple)
• La famille TnA family transposase plus resolvase

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Structure des IS et des transposons
IS
16
Integration des IS dans lADN
17
Structure de deux types de transposons bactériens
18
Fréquence des transpositions
3. Taux dexcision précise des éléments IS
19
Transposon réplicatif et non réplicatif
Transposition réplicative


recombinaison
fusion des deux réplicons et duplication de TE
Replicon B
Replicon A avec Un élément transposable TE
Cointegration
transposition non réplicative


TE est perdu La brèche sera réparée
Donneur
Receveur
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Les mécanismes de la transpositionpar un
intermédiaire ADN

• La transposase coupe aux pieds du transposon
  (coupure à la même séquence puisque lon a des
  IR).
• La coupure génère des extrémités sortantes
• Lextrémité 3de chaque brin du transposon est
  liguée à lextrémité 5 sortante de la cible,
  formant ainsi une structure type crossing over.

21
Schéma du mode daction de la transposase
22
Structure 3-D de la transposase du Tn5 et des
extrémités de lADN
23
Formation de la structure recombinée
Resolution
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Les transposons Ac/Ds chez le maïsressemblent
aux IS bactériens

• Ac est autonome
• Extrémités avec des répétitions inversées
• Code une transposase
• Ds nest pas autonome
• Extrémités avec des répétitions inversées
• Le gène de la transposase est défectif

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Structure de Ac et Ds
CAGGATGAAA
TTTCATCCCTA
transposase
Ac
CAGGATGAAA
TTTCATCCCTA
délétion
Ds
transposase inactivée
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Exemple dun transposon à ADN de drosophile
lélément P
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La dysgénie des hybrides Femelles P
M
Fertile Fertile Fertile
stérile
Mâles P M
28
Structure de lélément P de drosophile
29
Represseur 66 kDa
UAA
Soma Germen
ARNm germinal
0
1
2
3
Transposase 87 kDa
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Le represseur inhibe les transpositions
Femelle P x Mâle M
Mâle chromosomes Femelle chromosomes
Cytotype Pas déléments P
éléments 66 kD represseur
Le represseur inhibe les transpositions
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Transposition de P couper copier
Excision de P laisse une brèche au site donneur
La séquence homologue va servir de matrice pour
réparer la brèche
La réparation de la brèche reconstitue le P
dorigine
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Les éléments transposables qui bougent par
lintermédiaire dun ARN

• Nom les retrotransposons
• Communs chez les eucaryotes
• Retrotransposons avec LTR (Longue répétitions
  terminales) régulant leur expression
• Ty-1 levure
• Rétrovirus et provirus chez les vertébrés
• Retrotransposons sans LTR
• Les LINEs( long interspersed repetitive elements,
  L1Hs) des mammifères
• Les SINEs (short interspersed repetitive
  elements, séquence Alu chez lhomme)
• jockey (drosophile)
• Pseudogènes sans introns.

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Mecanismes de la rétrotransposition

• LARN codé par le rétrotransposon est recopié en
  ADN par une réverse transcriptase.
• Lamorce pour la synthèse est produite par la
  coupure dissymétrique de la cible.
• La réverse transcriptase et lendonucléase sont
  généralement codées par le rétrotransposon.
• Lextrémité 3 de lADN de la cible non utilisée
  pour la réverse transcription peut servir
  damorce pour la synthèse du deuxième brin.

34
Schéma de la transposition par lintermédiaire
dun ARN
35
Retrotransposons copier/collerExemple du Ty de
levure (6 kb)
gag
prot
DR 334
DR 334
int
rt
cDNA
mRNA
Pseudo particules cytoplasmiques
36
La majorité des transposons trouvés chez les
mammifères fait partie de lune de ces 4 classes
37
Structure des LINEs et des SINEs
38
Mécanisme de la transposition des SINEs et des
LINEs
39
Les transposons favorisent lévolution des
génomes par
1. Transfert horizontal de matériel génétique
par des éléments extrachromosomiques

• Echanges de plasmides bactériens par conjugaison
• Infections par des phages

2. Réarrangements de séquences existantes

• Recombinaison inégale à partir de mauvais
  appariements
• Recombinaison non réciproque conduisant à des
  duplications de gènes

40
Les conséquences de la recombinaison entre deux
transposons
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Résumé sur les différents types de transposition
Ty côpia
Tn P Ac/Ds
L1 I
Alu