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RETRACER L’ÉVOLUTION DES GÈNES

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

RETRACER L’ÉVOLUTION DES GÈNES

N A D I A E L - M A B R O U K

(2)

Le dogme central de la biologie moléculaire

Replication

Transcription Translation

www. Bioalgorithms.info

(3)

L’ADN

• ADN: Séquence de 4 nucléotides

– Purines: Adénine (A), Guanine (G)

– Pyrimidines: Cytosine (C ), Thymine (T)

gcacaaattgttactgaaatagttgagattgtagttataagagtttagtgcgaagcctttggcagtaatgcttactacg tatttgctaaagtaactataatctttgaggaattagaagtagctatgtccttgttatcagttcaatgatatagctaattat tgtatttagcagcaacggtataatgatctgttaatacttaatatgatagagagtggttgttgtgaattgcatagtgtgat atggtcatgtttagcgcaatcaggaagtgtaatattcttcgctcattaataaataagtggattatagaaggcatattga cttatggacggattacttaccgggtgagaaatttgaagtggaatatgcccaatatttatactaataccgatctagtcag attgagaaatgttctaactgtatcattgctaagaattacttactataagtctaaatatcttgttgtatggggggtggtctt tcccctaccaatagtaaatgtaaatctagctcaatttggctttattgtcttgttaaatccgtaattagttaatatggtggt attaaagttacaatattgactaataccgatctaactataatctttgaggaattagaagtagcggccggtatgtccttgtt atcagttcaatgatatagctaattaaccgatctaactataatctttgaggaattagagattagggggsgacagcgttgt ttggacacaacaagtagctatgtccttgttatcagttcaatgatatagctaattaaccgatctaactataatctttgagg aattagaagtagctat

(4)

L’ADN

• Gène: Partie transcrite en ARN messager, puis traduit en protéine.

gcacaaattgttactgaaatagttgagattgtagttataagagtttagtgcgaagcctttggcagtaatgcttactacg tatttgctaaagtaactataatctttgaggaattagaagtagctatgtccttgttatcagttcaatgatatagctaattat tgtatttagcagcaacggtataatgatctgttaatacttaatatgatagagagtggttgttgtgaattgcatagtgtgat ATGgtcatgtttagcgcaatcaggaagtgtaatattcttcgctcattaataaataagtggattatagaaggc atattgacttatggacggattacttaccgggtgagaaatttgaagtggaatatgcccaatatttatactaata ccgatctagtcagattgagaaatgttctaactgtatcattgctaagaattacttactataagtctaaatatctt gttgtatggggggtggtctttcccctaccaatagtaaatgtaaatctagctcaatttggctttattgtcttgtta aatccgtaattagttaatatggtggtattaaagttacaatatTGActaataccgatctaactataatctttgagg aattagaagtagcggccggtatgtccttgttatcagttcaatgatatagctaattaaccgatctaactataatctttgag gaattagagattagggggsgacagcgttgtttggacacaacaagtagctatgtccttgttatcagttcaatgatatag ctaattaaccgatctaactataatctttgaggaattagaagtagctat

(5)

ATG gtc atg ttt agc gca atc agg aag tgt aat att ctt cgc tca tta ata aat aag tgg att ata gaa ggc ata ttg act tat gga cgg att act tac cgg gtg aga aat ttg aag tgg aat atg ccc aat att tat act aat acc gat cta gtc aga ttg aga aat gtt cta act gta tca ttg cta aga att act tac tat aag tct aaa tat ctt gtt gta tgg ggg gtg gtc ttt ccc cta cca ata gta aat gta aat cta gct caa ttt ggc ttt att gtc ttg tta aat ccg taa tta gtt aat atg gtg gta tta aag tta caa tat TGA

L’ADN

• Gène: Cadre de lecture d’un codon « start » à un codon « stop », où chaque triplet (codon)

correspond à un acide aminé

(6)

ATG gtc atg ttt agc gca atc agg aag tgt aat att ctt cgc tca tta ata aat aag tgg att ata gaa ggc ata ttg act tat gga cgg att act tac cgg gtg aga aat ttg aag tgg aat atg ccc aat att tat act aat acc gat cta gtc aga ttg aga aat gtt cta act gta tca ttg cta aga att act tac tat aag tct aaa tat ctt gtt gta tgg ggg gtg gtc ttt ccc cta cca ata gta aat gta aat cta gct caa ttt ggc ttt att gtc ttg tta aat ccg taa tta gtt aat atg gtg gta tta aag tta caa tat TGA

…. Val Met Phe Ser Ala Ile Arg Lys Cys Asn …

(7)

+a -b -c +d +e -f -g

(8)

Familles de gènes

G

1 a1 b1 c1 a’1 d1 e1 f1 g1 h1 d’1 d’’1

e2 h2

G

2

G

3

G

4

a2 b2 c2 a’2 d2 f2 d’2 g2

a3

a4

b3

b4 d3 f3 e3 d’3 a’3 c3 d’’3 h3 g3

i2

d4 f4 e4 d’4 e’4 d’’4 a’4 c4 c'4 a’’4 g4

(9)

Familles de gènes

G

1 a1 a’1

G

2

G

3

G

4

a2 a’2

a3

a4

a’3

a’

?

4 a’’4

(10)

Familles de gènes

Exemple: RPGR Retinitis

pigmentosa GTPase regulator Joue un rôle dans la coloration des yeux.

Presque tous les vertébrés en ont une copie, certains plus d’une, certains n’en ont pas.

Super-mammal

Super-primate

Super-rodent

Mouse Rat Human

Orangutan Gibbon

Humanutan

G O, O’ H M R, R’

(11)

Arbre de gènes

G O

M H R R’

O’

R R’

M O O’

H G

(12)

Réconciliation

Extension de l’arbre de gènes reflétant une histoire évolutive par spéciations, duplications et pertes en accord avec l’arbre d’espèces.

(13)

Réconciliation

Réconciliation par LCA: minimise duplications+pertes.

(14)

Arbre de gènes étiqueté

Noeuds étiquetés duplication ou spéciation.

(15)

Super-mammal

Super-primate

Super-rodent Humanutan

Mouse Human

Orangutan

Gibbon Rat

(16)

RPGR

Super-mammal

Super-primate

Super-rodent

Mouse Human

Orangutan Gibbon

Humanutan

Rat

(17)

RPGR

RPGR1 RPGR2

Super-mammal

Super-primate

Super-rodent Humanutan

Duplication = gene creates a copy in its species

Mouse Human

Orangutan

Gibbon Rat

(18)

RPGR

RPGR2

Super-mammal

Super-primate

Super-rodent Humanutan

Speciation = gene

"splits" into two descending species

Mouse Human

Orangutan Gibbon

RPGR1

Rat

(19)

RPGR

RPGR2

Super-mammal

Super-primate

Super-rodent Humanutan

Mouse Human

Orangutan Gibbon

RPGR1

Rat

(20)

RPGR

RPGR2

Super-mammal

Super-primate

Super-rodent Humanutan

RPGR1

Mouse Human

Orangutan

Gibbon Rat

(21)

RPGR

RPGR2

Super-mammal

Super-primate

Super-rodent Humanutan

Mouse Human

Orangutan Gibbon

RPGR1

Rat

(22)

RPGR

RPGR2

Super-mammal

Super-primate

Super-rodent Humanutan

RPGR1

Mouse Human

Orangutan

Gibbon Rat

(23)

RPGR

RPGR2

Super-mammal

Super-primate

Super-rodent Humanutan

Mouse Human

Orangutan

Gibbon Rat

RPGR1

(24)

RPGR

RPGR2

Super-mammal

Super-primate

Super-rodent Humanutan

Mouse Human

Orangutan Gibbon

RPGR1

Rat

(25)

RPGR

RPGR2

G O O’ H M R R’

Duplication Spéciation RPGR1

(26)

RPGR

RPGR2

Duplication Spéciation

G O O’ H M R R’

RPGR1

(27)

RPGR

RPGR2

O R R’ G O’ H

Duplication Spéciation M

RPGR1

(28)

RPGR

RPGR1 RPGR2

Duplication Spéciation

O M R R’ G O’ H

(29)

Duplication Speciation

Orthologues: LCA spéciation

O M R R’ G O’ H

(30)

Duplication Speciation

O M R R’ G O’ H

Orthologues: LCA spéciation Paralogues: LCA duplication

(31)

Pourquoi c’est important?

• Conjecture: Les orthologues ont tendance à être similaires en fonction.

• Certaines banques de données d’annotation

fonctionnelles considèrent cette conjecture ( COG, eggNOG, etc)

• Quest For Orthologs consortium: "a joint effort to benchmark, improve and standardize

orthology predictions through collaboration, the

use of shared reference datasets, and evaluation

of emerging new methods".

(32)
(33)

Rhazya stricta

• Buisson de la famille des Apocynaceae (dont les

pervenches) qui pousse en zone aride, en particulier en Arabie saoudite.

• Produit des alkaloïdes en réponse au stress dû à des conditions

climatiques difficiles

• Utilisés en chimiothérapie pour le traitement de la leucémie et le lymphome de Hodgkin's.

• Très difficile de répliquer les voies métaboliques produisant ces

composés chimiques en laboratoire.

• Important de retrouver les bonnes copies des gènes.

Références

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