cours 9

Mutations

englobent tous les changements de séquence de l’ADN. Les mutations peuvent être néfastes, bénéfiques ou nulles.

• Affecte la structure de la protéine et/ou la régulation de la transcription

les mutations ponctuelle se voient-elle au niveau chromosomique

non

2 type de mutation ponctuelle

1. Substitution de nucléotides. 

• Pendant la réplication  

• Modification de la structure chimique d’un nucléotide déjà présent. 

Indels: insertion ou délétion d’une paire de nucléotides.

mutation ponctuelle : les substitutions

 le remplacement d'un nucléotide. La réplication suivante assure ensuite d'intégrer la modification de manière permanente sur les deux brins. 

Impliquent les mécanismes de réplication de l'ADN :  

• Une erreur est introduite pendant la réplication et n'est pas réparée.  

• Une modification de la structure chimique d’un nucléotide déjà présent induit une erreur de lecture de la polymérase qui associe la mauvaise base azotée. 

2 classes de substitutions dans les mutations ponctuelles

1.  La transition (va toujours vers le même type) d’une pyrimidine à une autre (C à T) ou d’une purine pour une autre (A à G)

La transversion (changer de version) d’une pyrimidine pour une purine (T pour A ou G) ou le contraire

les indels

comprennent les insertions et les délétions de paires de nucléotides. 

• Induisent un changement du cadre de lecture

• Toute addition ou délétion de paires de bases qui n’est pas un multiple de 3 modifie le cadre de lecture dans les segments d’ADN qui codent des protéines.

• Si ce n'est pas réparé, ceci conduit à de nouveaux acides aminés à partir de ce site mutationnel et parfois à une terminaison prématurée de la chaîne polypeptidique. 

est ce qu’on peut changer complètement la sequence de l’adn avec indel

oui

Si une base erronée ou un indel n’est pas réparé, que ce passe-til avec la mutation

la mutation sera intégrée au génome de manière permanente dès la réplication suivante. 

• Le polymorphisme sera inscrit dans le génome pour le reste de la vie de la lignée cellulaire et il n'y aura plus de possibilité de réparation par la suite. ( pas héréditaire)

pour que cette modification soit transmise aux prochaines generations, il faut qu’elle ai lieu où

a lieu au niveau des cellules germinales ou cellules germinales primordiales (CGP)

comment appelle-ton une mutation qui se transmet generationnelle

mutation fixe

nomme 3 effets selon la position de la mutation

1. Un changement dans la séquence codant une protéine (traduction)  une protéine différente dont la forme, l’activité ou l’association à d’autres protéines a été changée. 

2. Un changement dans la région régulatrice de l’expression génique (transcription)  la protéine n’est pas modifiée, mais elle n’est plus produite au moment adéquat ou n’est plus produite du tout.

3. Un changement dans la structure de l’ADN qui empêche la réplication et la transcription

Mutants complets

Les mutations qui touchent le site actif de la protéine ou en sont proches aboutiront probablement à la perte de fonction de cette protéine. (touche zone essentiel de la protéine;site actif) → proteine pas fonctionnelle

mutant partiel

 Les mutations touchant des zones moins essentielles d’une protéine auront probablement un effet moins néfaste. 

4 sortes de substitutions

1. Protéine de type sauvage Séquence d'ARN attendue (sans mutation) 

2. Silencieuse Sans effet sur la séquence en acides aminés 

3. Substitution faux-sens Modification de la protéine finale → erreur dans la sequence 

4. Substitution non-sens Création d'un codon-stop

les mutations silencieuse sont dû à quoi

à la redondance (ou dégénérescence) du code génétique qui fait en sorte que l’acide aminé codé sera le même, malgré la modification.

2 sortes de mutations faux sens

1. Mutations faux-sens conservatives : due à une substitution qui est sans effet sur la fonction de la protéine. 

•  un acide aminé hydrophile changé pour un autre acide aminé hydrophile également. Valeur adaptative neutre. 

2. Mutations faux-sens non conservatives : la substitution d’une paire de nucléotides entraîne la mise en place d’un acide aminé fonctionnellement différent  

• substitution de CAT à CCT, ce qui change l’histidine (basique) pour la proline (non-polaire). Généralement néfaste, mais peut être bénéfique…

est ce que la mutation non sens amène automatiquement une proteine non fonctionnelle?

non, La protéine plus courte que normalement sera probablement non fonctionnelle. Cela dépend de l’endroit où a eu lieu la mutation non sens : au début de l’ARNm ou vers la fin

4 sortes d’indels

1. Protéine de type sauvage Séquence d'ARN attendue (sans mutation) 

2. Décalage du cadre de lecture provoquant un long faux-sens Protéine finale différente, modification des acides aminés 

• On a enlever un A

• au lieu de ucc ca devient ccu 

3. Décalage du cadre de lecture provoquant un non-sens immédiat Création d'un codon stop 

• On a ajouter un G 
  

4. Décalage du cadre de lecture restreint Ajout ou perte d'un codon, mais le reste de la protéine finale reste le même. 

( rare)

Décalage du cadre de lecture avec faux-sens

Tous les nucléotides en aval de la mutation sont regroupés différemment et codent ainsi de nouveaux acides aminés. La traduction se poursuit ainsi jusqu’à un non-sens (codon-STOP). 

• La protéine pourra être fonctionnelle ou non selon le site où débute le décalage de la lecture : plus il est loin, plus de chances a la protéine d’être fonctionnelle. 

Décalage du cadre de lecture avec un non-sens immédiat

Le décalage de lecture provoque très tôt au début de la traduction un codon-STOP qui met fin à la synthèse de la protéine. 

• Celle-ci n'est généralement pas fonctionnelle. 

Décalage du cadre de lecture restreint

Lorsque les bases enlevées ou insérées représentent un triplet ou plusieurs triplets, il y a perte ou addition d’un ou plusieurs acides aminés, mais le reste de la protéine est adéquatement traduite. 

• La protéine pourra être fonctionnelle ou non. 

le décalage du cadre de lecture avec faux sens peut amener quelle maladie

La dystrophie musculaire de Duchenne. 

La dystrophine subit aussi de l'épissage alternatif selon les tissus. 

• Une modification de cet épissage suite à une substitution peut causer un changement du cadre de lecture et produire un codon-stop.

• Certaines mutations (indels et substitutions) causent la perte de plusieurs exons et une modification du cadre de lecture.

que se passe-til si la mutation se fait dans une region non codante

Les mutations dans les régions non codantes d'un gène n'affectent pas la séquence en acides aminés de la protéine, mais peuvent avoir des impacts importants sur la régulation de l'expression des gènes ou de la maturation et, ainsi, sur le fonctionnement de la protéine

4 exemples de mutation dans région non codante

1. sequence régulatrice

2. promoteur basal

3. mutation du 5UTR et du site d’initiation de la traduction

4. mutation a la jonction intron-exon

5. mutation au codon-stop ou site de coupure du transcrit primaire

promoteur basal

séquence reconnue par l’ARN polymérase. Il est essentiel pour que le gène soit bien transcrit. Si sa séquence est modifiée, l’accrochage de l’ARN polymérase est détérioré et il y aura perturbation dans la quantité de la protéine

sequence régulatrice

sont reconnues par des activateurs (ou répresseurs), si elles sont modifiées, la reconnaissance exercée par les molécules régulatrices est moins efficace, le gène sera donc moins bien régulé et il y aura perturbation dans la quantité de la protéine. On verra une augmentation ou une diminution de la quantité.

• Si c'est muter, perturbe la quantité de protéine produite 

Mutation du 5'UTR et du site d'initiation de la traduction

Les quelques nucléotides entourant la séquence AUG(au niveau du 5'UTR) sont essentiels pour identifier le site d'initiation de la traduction et le début de la protéine. Une mutation avant l’AUG rendra difficile la reconnaissance du site d'initiation de la traduction. Le 5'UTR possède aussi des sites de régulation importants

Mutation à la jonction intron-exon=

Les séquences des jonctions délimitant les introns et les exons sont partiellement conservées et elles sont nécessaires à la reconnaissance de ces régions par la machinerie d'épissage. Une mutation en périphérie des introns perturbe donc l'épissage de l'ARNm. 

• si c est perturbé ils vont être dégradé , pas capable d’en avoir des matures 

Mutation au codon-stop ou site de coupure du transcrit primaire=

Ce sont les séquences qui arrêtent la traduction et la transcription. La traduction et la transcription peuvent être modifiées. Si la séquence de polyadénylation est modifiée, le transcrit peut ne pas être adéquatement terminé: ne pas avoir de queue polyA ou être instable. 

les mutations spontannées impliquent quel mécanisme

 les mécanismes de réplication de l'ADN : 

1. une erreur est introduite pendant la réplication et qui n'est pas réparée.

2. une modification de la structure chimique d’un nucléotide déjà présent induit une erreur de lecture de la polymérase qui associe la mauvaise base azotée. 

nomme moi 2 causes des mutations spontannées qui est en lien avec des erreurs dans la réplication de l’adn

• Tautomérie

• Glissement de la machinerie de réplication (décalage du cadre de lecture)

nomme moi 3 causes des mutations spontannées qui est en lien avec des lesions spontannées ou induite

• Dépurination

• Désamination

• Endommagement des bases par oxydation ou alkylation

totaumerie definition

Chacune des bases de l’ADN peut exister sous plusieurs formes alternatives, appelées tautomères. Ce sont des isomères qui diffèrent par la position de leurs atomes, ainsi que par les liaisons de ces atomes.

L’insertion d’un mauvais tautomère d’une base standard peut mener à un mésappariement, susceptible de créer une mutation au cours de la réplication de l’ADN. 

la tautomerie est un exemple de quel type de mutation

par substitution

Mécanisme de glissement réplicatif

Ce modèle propose que les insertions ou délétions apparaissent lorsque des boucles formées dans des régions simple-brin sont stabilisées par un "appariement décalé" de séquences répétées au cours de la réplication. 

qu’est ce qui va augmenter le risque de glissement

• le fait d'avoir des microsatellite( séquence avec plusieurs repetition) va augmenter le risque de glissement  ca peut augmenter ou diminuer le nombre de répétition selon le brin touché

qu’est ce que la désamination

perte du groupement amine ( NH2)

qu’est ce que la dépurination

(coupure du lien glycosidique reliant purine-sucre) Résultat: un site apurique(AP) → il lui manque la purine 

qui  est un déterminant important de la vitesse à laquelle le génome perd l'information. 

 le taux de désamination de la cytosine

Le séquençage du génome humain a révélé que la transition C→T est la modification la plus fréquente dans les lignées germinales et dans les cellules cancéreuses,

Les altérations chimiques peuvent également être provoquées par les FACTEURS ENVIRONNEMENTAUX: nomme 2

 les substances mutagènes (agents chimiques qui augmentent le taux de mutations) et les radiations. 

4 mécanismes de mutagènes

• Alkylation: ajout de gr. chimiques sur les bases Résultat: mésappariement/pas d’appariement. Ex: G + CH3= incapacité à faire des liens H

• Oxydation: ajout d’un “O” ou perte d’un “H”. Résultat: un mésappariement. Ex: Oxo-G fait un lien avec A.  Une des mutations les plus communes dans le cancer humain

• Analogue de base: une autre molécule remplace une base et l'appariement se fait selon la molécule ajoutée

• Agent intercalant : une molécule s’insère entre les bases (intervient dans réplication/transcription)

les rayons UV causent quoi?

Cela cause la fusion photochimique de deux pyrimidines adjacentes sur le même brin (formation d’anneau cyclobutane entre T et T). 

nomme 2 types de réparation

Réparation basée sur l’information du brin complémentaire:

Réparation basée sur le chromosome homologue: 

Les conséquences des mutations qui seront inscrites varient aussi selon le type cellulaire affecté : dans la cellule geminale ..

• affectent les cellules de la lignée germinale, sont transmises par les gamètes et apparaîtront dans la descendance (ces mutations sont héréditaires). 

Les conséquences des mutations qui seront inscrites varient aussi selon le type cellulaire affecté : dans la cellule somatique..

• affecte l’individu. ne touchent pas les cellules destinées à la reproduction, elles ne seront donc jamais héréditaires. Ex: mutations dans la régulation du cycle cellulaire = cancer.  

Trois types de conséquences sur la valeur adaptative : 

1.  Peuvent être nuisibles (réduisant la probabilité de survie et de reproduction de leurs porteurs).

2. Peuvent n’avoir aucun effet sur la valeur adaptative et maintenir constante les probabilités de survie et de reproduction (mutations neutres). 

3. Peuvent accroître la valeur adaptative en augmentant l’efficacité ou en élargissant la gamme des conditions environnementales dans lesquelles l’espèce peut vivre, ou en permettant à l’organisme de s’adapter aux changements dans l’environnement

qu’est ce qui est necessaire pour permettre la selection de caractères favorable

variabilité genetique