Ce travail est un exemple, ce n'est pas un modèle.
Fiche élève
ETUDE PRATIQUE DU POLYALLELISME A PARTIR DU LOGICIEL ANAGENE
Sommaire: Ce travail constitue une approche pratique du polymorphisme génique en TS. Il s'agit de rechercher les différences entre les différentes versions alléliques d'un même gène et d'en étudier les conséquences.
1) Objectifs:
-Rechercher les différences entre les allèles d'un gène polymorphe
-Etudier les conséquences sur les protéines codées et le phénotype clinique
(macroscopique) de l'individu.
2) Pré-requis:
Notions de gène, d'allèles, de mutations, de brin transcrit et non transcrit d'ADN, de
transcription, de traduction, de code génétique.
3) Travail à réaliser avec le logiciel Anagène:
Q1: Notez la ( ou les ) différence ( s )
entre l'allèle ATm1 et ATm'1: nature du (des) nucléotide (s) changé (s), position dans
la séquence, n° du triplet de nucléotides affecté par la modification ainsi que sa
composition (pour répondre à ce dernier point, afficher la règle graduée en triplets
en cliquant dessus dans la fenêtre de comparaison), type de mutation à l'origine de la
nouvelle séquence.
Reportez vos observations dans le tableau ci-dessous, en face de l'allèle ATm1, après
avoir pris connaissance des conventions d'écriture inscrites au bas du tableau, puis
revenez à la fiche pratique
Q2: Reportez vos résultats dans le tableau, en
face de l'allèle ATm2, puis revenez à la fiche pratique.
Q3: Complétez l'ensemble du tableau 1.
Tableau 1
Noms des allèles | Changements dans la séquence dADN |
Type de mutation |
Nature du (des) nucléotide (s) changé (s)- Position (s) dans la séquence- N° et composition du (des) triplet (s) de nucléotides | ||
ATm1 (référence) | ||
ATm1 | ||
ATm2 | ||
ATm3 | ||
ATnull1 | ||
ATnull2 | ||
ATs |
||
ATz |
Conventions décriture, exemples:
C710à T indique que T remplace C en position 710
GCG237à GTG indique que T remplace C, en
position 2 dans le triplet de nucléotides 237
-C552 indique une perte de C en position 552
TAC184à TA - indique une perte de C, en position 3
dans le triplet de nucléotides 184
Ecrire une réponse par ligne
Questions:
Q4:
Rappelez en quelques mots la correspondance qui existe entre la séquence de nucléotides
du brin non transcrit du gène et celle de l' ARNm.
Q5:
Utilisez les résultats affichés dans le tableau 1 pour transcrire les
"séquences" d'ADN de ATm'1, ATm1, ATm2 en ARNm (écrivez
seulement les codons qui ont changé). Complétez la 1ère colonne du tableau 2
après avoir pris connaissance des conventions d'écriture inscrites au bas du tableau.
Q6:
Convertissez I'ARNm en polypeptide ( écrivez seulement les acides aminés qui ont
changé). Complétez la 2ème colonne du tableau 2. Utilisez le code
génétique joint.
-Approche qui s'appuie sur le
logiciel Anagène
Réalisez les opérations indiquées dans la fiche
pratique n°2 et répondez successivement aux questions Q7, Q8, Q9.
Questions:
Q7: Notez la (
ou les ) différence ( s ) entre les séquences d'ARNm: nature du (des) codon (s) changé
(s), position (s) dans la séquence, (pour répondre à ce dernier point, affichez la
règle graduée en triplets). Reportez les observations dans la 1ère colonne
du tableau 2 après avoir pris connaissance des conventions d'écriture inscrites au bas
du tableau, puis revenez à la fiche pratique.
Q8:
Notez la ( ou les ) différence ( s ) entre les séquences polypeptidiques: nature de l'
(des) acide (s) aminé (s) qui a (ont) changé, position (s) dans la séquence. Reportez
vos observations dans la 2ème colonne du tableau 2 et revenez à la fiche
pratique.
Q9:
Complétez l'ensemble du tableau 2.
Tableau 2
Noms des allèles | Changements dans la séquence dARNm | Changements dans la séquence polypeptidique |
Nature du (des) codon (s) changé (s)- Position (s) dans la séquence | Nature de l' (des) acide (s) aminé (s) changé (s)- Position (s) dans la séquence | |
ATm1 (référence) | ||
ATm1 | ||
ATm2 | ||
ATm3 | ||
ATnull1 | ||
ATnull2 | ||
ATs | ||
ATz |
Conventions décriture:
GCG237à GUG indique que le codon GCG est remplacé par le
codon GUG en position 237
Ala237à Val indique que lalanine est remplacée par
la valine en position 237
Si un aa nexiste pas dans le polypeptide suite à la rencontre dun codon stop
lors de la traduction, le remplacer par la lettre X. ex. Tyr184X signifie que la tyrosine
184 nexiste pas dans le polypeptide.
Ecrire une réponse par ligne
a)Informations scientifiques utiles:
+Rôle joué par l'alpha-antitrypsine dans l'organisme et phénotype associé à sa
déficience.
-L'alpha-antitrypsine, protéine plasmatique dont la concentration est généralement
comprise entre 150 et 350 mg/ dl-1, inhibe l'élastase, une enzyme capable de
lyser la plupart des protéines qui entourent et assurent le soutien des cellules. De
cette manière, elle protège les structures de soutien des divers organes, en particulier
celles des alvéoles pulmonaires.
-Des concentrations plasmatiques d'alpha-antitrypsine inférieures à 80 mg/dl-1
inhibent insuffisamment l'élastase. Celle-ci détruit peu à peu le tissu de soutien au
niveau des alvéoles pulmonaires, ce qui perturbe les échanges gazeux et entraîne
l'emphysème ( cad un rétrécissement obstructif des petites voies aériennes), puis la
mort.
-La fumée de cigarette réduit l'affinité de l'alpha-antitrypsine pour l'élastase et
explique en partie l'aggravation des symptômes chez le fumeur en cas de déficience en
alpha-antitrypsine.
+On connaît de nombreux allèles du gène qui code pour l'alpha-antitrypsine (75):
-Les allèles m'1, m1, m2, m3 codent pour des molécules d'alpha-antitrypsine différentes
mais également fonctionnelles et sécrétées de façon équivalente (ce sont les
variants normaux).
-L'allèle s (ou variant s) code pour une protéine fonctionnelle, mais sécrétée en
plus faible quantité que les protéines codées par les variants précédents.
-L'allèle z code pour une protéine ayant une activité réduite. Elle est sécrétée en
outre en faible quantité.
-Les allèles null1 et null2 codent pour des protéines très instables qui ne sont pas
sécrétées. Leur fréquence est inférieure à 0,1 %.
+Concentrations plasmatiques d'alpha-antitrypsine chez les personnes homozygotes pour chacun de ces allèles
Allèles | Fréquence * estimée en % | Taux d'alpha-antitrypsine dans le sang (en % par rapport au normal) | Quantité d'alpha-antitrypsine dans le sang (mg/dl-1) ** | Risques de maladie chez l'homozygote |
M'1 | 20-23 | 100 | 150-350 | non |
M1 | 44-49 | 100 | 150-350 | non |
M2 | 14-19 | 100 | 150-350 | non |
M3 | 10-11 | 100 | 150-350 | non |
S | 2-4 | 40-70 | 100-200 | non |
Z | 1-2 | 10-15 | 15-50 | oui |
NULL1 | Rare | 0 | 0 | oui et précoces |
NULL2 | Rare | 0 | 0 | oui et précoces |
*Fréquence des allèles estimée pour la population blanche des Etats Unis
**Quantité d'alpha-antitrypsine chez l'homozygote
b)Phénotypes cliniques associés aux divers génotypes:
Question:
Q10: En
tenant compte des informations rassemblées ci-dessus, dites quel phénotype
clinique présentent les personnes
-qui possèdent 2 allèles null
-qui ont le génotype z/z
-homozygotes, correspondant aux variants normaux et au variant s
-hétérozygotes qui possèdent un allèle normal
-hétérozygotes s/z
[Fiche
pratique n°1]: Double cliquer sur l'icône Anagène pour lancer le logiciel
sous Windows 3.1 et 3.1 1. |
[Fiche
pratique n°2]: 1) Chargement des séquences Cliquer successivement sur " Fichier ", " Thèmes d'étude ", " Polymorphisme des gènes ", " Polymorphisme de AT ", " Allèles de AT " et OK. Cette validation entraîne le chargement de l'ensemble des séquences. Une fenêtre d'Affichage des séquences nucléotidiques du brin non transcrit d'ADN apparaît à l'écran. 2) Conversion des séquences 3) Comparaison des séquences d'ARNm et de peptides |
Auteur de l'article: JC Benhamou, Lycée des Haberges, 70000 VESOUL
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