Examen microbiologie eucaryote :
32BC4602-ORIGINE, EVOLUTION, DIVERSITÉ ET BIOLOGIE DES EUCARYOTES
Philippe SILAR
2ème Session 2009 (mois de juin 2010) - 6 ects Durée : 2 heures
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La mitochondrie des cellules eucaryotes actuelles dérive d'une bactérie symbiotique qui s'est progressivement intégrée au fonctionnement cellulaire, jusqu'à devenir une organelle qui ne peut pas fonctionner sans sa cellule hôte. Au cours de l'évolution, un transfert massif de gènes du génome bactérien vers le génome de la cellule hôte s'est produit. Pourtant, quelques gènes sont toujours codés par le génome mitochondrial. C'est la cas par exemple du gène cox2, codant la sous unité 2 de la cytochrome oxydase, chez Saccharomyces cerevisiae. Notez que ce gène est parfois codé par le noyau, parfois par la mitochondrie chez les eucaryotes.
Récemment, Supekova et coll. (PNAS 2010) ont caractérisé les facteurs permettant la relocalisation du gène cox2 dans le noyau de S. cerevisiae tout en conservant une protéine fonctionnelle dans la mitochondrie. Ils ont ainsi montré que le recodage dans le noyau du gène cox2 fusionné en N-terminus à diverses séquences de ciblage vers la mitochondrie (MTS pour mitochondrial targeting signal) ne permet pas de complémenter le défaut de croissance d'une souche dont le gène cox2 mitochondrial est inactivé, bien que les protéines chimères "MTS-cox2" soient exprimées dans les cellules. Par mutagenèse aléatoire d'un des gènes nucléaires chimères MTS- cox2, ils ont obtenus plusieurs mutants indépendants portant la même mutation affectant le premier segment transmembranaire de cox2 (mutant cox2W56R) et qui (1) exprime une protéine cox2 à une taille compatible avec un clivage de la séquence MTS, (2) restaure la capacité du mutant sans cox2 mitochondrial à croitre sur du milieu contenant du glycérol comme seule source de carbone et (3) restaure sa capacité à respirer. La séquence codante de l'allèle mutant cox2W56R fusionnée avec les MTS des protéines mitochondriales hydrophobes OXA1 et SU9 permet l'acquisition des trois caractéristiques, alors que (1) l'absence de MTS, (2) la fusion avec la MTS de la protéine mitochondriale hydrophile Cox4, (3) l'adjonction de la séquence 3' non traduite (3'-UTR) du gène ATP2 qui permet de localiser les messagers à la mitochondrie ne le permet pas.
Vous décrirez brièvement les expériences qui ont permis d'arriver à de tels résultats et vous discuterez les conséquences de ceux-ci. Pour la notation, il sera particulièrement pris en compte la clarté et la concision de votre rédaction (4 pages maximum!).
