La comparaison de l'ARNm "théorique" (formé selon le modèle de la transcription) à l'ARNm réel révèle parfois des surprises…
- On veut mettre en évidence et expliquer l'origine des différences constatées.
Notions évoquées dans ce dossier
- l'ARN pré-messager
- l'épissage
- un gène morcelé
- l'hybridation moléculaire
Source : http://www.scivit.de/lang/archive/939
Document 1 - L'exemple des gènes de l'hémoglobine
Présentation de la molécule d'hémoglobine
Une molécule d'hémoglobine est une protéine globulaire formée de 4 chaînes polypeptidiques (2 chaînes alpha et 2 chaînes béta) réunies par des liaisons faibles.
Chaque chaîne comporte environ 140 acides aminés.
Les parties représentées en squelette sont celles qui captent les molécules de dioxygène (les hèmes). Une chaîne polypeptidique est un polymère d'acide aminé (une protéine est donc une chaîne polypeptidique).
Chaque type de chaîne (alpha ou béta) étant codé par un gène, il existe donc deux gènes permettant à une cellule de fabriquer de l'hémoglobine, un gène de la chaîne alpha de l'hémoglobine et un gène de la chaîne béta de l'hémoglobine.
Source : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/gutjahr/molec3D/molec3d/hemoglobine/hemogl1.htm (lien brisé)
Rappel : rôle biologique de l'hémoglobine
L’hémoglobine est la protéine la plus abondante dans le cytoplasme des globules rouges (un seul globule rouge renferme 300 millions de molécules d'hémoglobine). L’hémoglobine a pour propriété de se combiner rapidement et de façon réversible au dioxygène :
désoxyhémoglobine + 4 02 <-> oxyhémoglobine
L’hémoglobine normale (HbA) est dissoute dans le cytoplasme de l'hématie quelle que soit sa forme, oxy- ou désoxyhémoglobine. Par contre, la solubilité de la désoxyhémoglobine de malades atteints de drépanocytose est anormalement basse (4% de celle de l’hémoglobine normale).
Changement de conformation lié à l'oxygénation/désoxygénation
Source : http://molec3d.lyceesaviodouala.org/molec3d/dossiers/images/hb-animation.gif
Étude de la transcription
Vous allez étudier la transcription du gène de la chaîne béta de l'hémoglobine.
- Logiciel Geniegen2 en ligne
- Fiche technique du logiciel
Étapes
- Ouvrir le logiciel Geniegen2 en ligne.
- Cliquer sur "Ouvrir la banque de séquences".
- Entrer le mot-clé "hémoglobine" dans la barre de recherche, puis sélectionner les séquences :
- "chaîne bêta hémoglobine, gène complet" : séquence du brin d'ADN non transcrit du gène de la chaîne bêta de l'hémoglobine humaine ;
- "chaîne bêta hémoglobine, ARN messager (complet)" : séquence de l'ARNm produit par une cellule à l'issue de la transcription du gène.
- Cliquer sur le bouton "Charger ces séquences".
Pistes d'exploitation
- À l'aide du logiciel, produire l'ARNm en transcrivant l'ADN du gène de la chaîne béta de l'hémoglobine puis comparer sa séquence à celle de l'ARMm réellement produit par une cellule.
-
Quel résultat inattendu obtient-on ?
Coup de pouce
Comparer la longueur des deux sortes de molécules d'ARNm.
Document 2 - Données de l'hybridation moléculaire
Protocole de l'hybridation moléculaire
Après avoir isolé un gène, on dénature l'ADN (= on sépare ses deux brins) puis on met l'un des brins en présence de l'ARNm correspondant.
Source : d'après http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=2648
Résultat : exemple du gène de l'ovalbumine
L'ovalbumine existe sous de nombreuses formes dont une est la principale protéine du blanc d'œuf ; la forme étudiée ici est constituée de 624 acides aminés.
L'électronographie ci-dessous a été réalisée par P. Chambon en 1981 à partir d'un gène d'ovalbumine et de l'ARNm correspondant, selon la technique d'hybridation moléculaire.
Source : http://www.mun.ca/biology/scarr/Intron-Exon_EM.html
Interprétation : schéma d'hybridation
Les régions du gène hybridées avec l'ARN sont repérées par la lettre L et les numéros de 1 à 7.
Source : http://www.mun.ca/biology/scarr/Gr10-16.html
Le schéma ci-dessous représente la "structure linéaire" du gène de l'ovalbumine.
Le gène compte 7700 paires de bases.
Source : http://www.mun.ca/biology/scarr/Gr10-16.html
Les nombres du bas représentent la longueur (en bases) des régions hybridées.
Pistes d'exploitation
- Quelle est la longueur de l'ARNm ?
- Comparer à l'ARNm produit par la transcription du gène.
- Réaliser un schéma de la structure linéaire du gène de la chaîne ß de l'hémoglobine, en précisant la position (début et fin) de chaque région hybridée.
- Réaliser une maquette représentant l'hybridation moléculaire (dans le cas du gène de la chaîne béta de l'hémoglobine étudié plus haut).
- vidéo : suppression d'un intron (principe)
- Animation à télécharger et ouvrir avec Ruffle : suppression d'un intron sur un ARN pré-messager (Source : highered.mcgraw-hill.com)