Une famille multigénique, les (hémo et myo) globines.

La page fournit :

Des extraits des programmes officiels indiquant les parties pouvant être abordées à partir d'outils de visualisation de molécules tel que Protéine Explorer.
Des images illustrant ces textes réalisées avec Protéine Explorer.
Des images des fonctionnalités de Protéine Explorer ayant servis à obtenir l'aspect de la molécule présentés sur les images.
(Cette liste n'est pas exhaustive, elle n'indique que quelques fonctions de PE.)
Des liens qui lancent directement Protéine Explorer et télécharge automatiquement via Internet les molécules indiquées.
(Ceci ne fonctionne que si la configuration de votre machine est complète.)

Extrait du B.O. n°7 du 31 Aout 2000 - Programme officiel de Première L - Enseignement scientifique

PLACE DE L'HOMME DANS L'ÉVOLUTION

Activités envisageables.

Les mécanismes de l'évolution
Les génomes des espèces sont des archives. Ils permettent d'imaginer les événements génétiques moléculaires de l'évolution qui ont conduit à des innovations, à leurdiversification et à leur complexification (familles multigéniques, gènes chimères...) .
Ces innovations génétiques sont aléatoires ; leur nature ne dépend pas des caractéristiques du milieu. L'évolution des génomes résulte d'un bricolage moléculaire qui a conduit à faire du neuf avec du vieux.
Ainsi, l'acquisition de la bipédie dans la lignée humaine ne fait pas intervenir une explication finaliste. À l'origine de la bipédie se trouvent des innovations génétiques.
Elles ont dû affecter les gènes du développement.
Les conditions de l'environnement peuvent jouer le rôle de crible vis-à-vis des nouveautés phénotypiques engendrées par les innovations génétiques (sélection naturelle).
De ce fait, l'évolution dans la lignée humaine comme dans les autres lignées peut être dépendante de changements dans l'environnement. Elle est contingente.

- Utilisation de logiciels et de banques de données pour comparer les séquences de gènes et mettre en évidence le polymorphisme des gènes (antitrypsine,HLA).

- Comparaison de gènes, familles de gènes (globines,gènes homéotiques...).

- Comparaison des squelettes des australopithèques, de l'homme et du chimpanzé en rapport avec la bipédie.

- Analyse critique de divers scénarios relatifs à la bipédie.

- Interprétation de données expérimentales en rapport avec la notion de sélection naturelle (phalène du bouleau).

- Critique scientifique de textes d'inspiration ou d'expression lamarckienne.

L'Alignement de Séquence Multiple 3D permet en quelques clics de souris de comparer les séquences de différentes molécules et faire apparaître les ressemblances et différences sur une molécules en 3D.

Familiarisez vous avec l'outil ASM3D avec le tutoriel spécifique.

Ici, est représenté sur la chaîne BETA de l'hémoglobine, la comparaison des séquences de toutes les hémoglobines humaines (adultes et foetales) et la myoglobine humaine.
(L'image est une capture d'écran, aucun lien n'est donc actif sur celle ci.)

L'ASM3D construit un alignement de séquences des molécules choisies dont voici un extrait (pour les 48 premiers acides aminés) qui permet de comprendre le principe de construction de l'image ci-dessus.
De 1 à 7 sont indiqués les 7 molécules alignées (voir la signification des noms des molécules ci dessous). * représente la molécule parmi les 7 qui servira de référence à la représentation en 3D (Il s'agit forcement d'une des molécules alignées de 1 à 7.). ** correspond à la molécule affichée par Protéine Explorer sur laquelle les résultats de l'alignement sont visualisés, il doit donc s'agir d'une molécule au format PDB. Ici il s'agit de la molécule de code PDB : 2hhb, l'hémoglobine humaine dont seule la chaîne BETA est affichée à l'écran. * et ** doivent avoir la même séquence pour obtenir un affichage pertinent.

Alignement au format FASTA des différentes chaînes d'hémoglobines humaine et de la myoglobine.
(réalisé à partir du site Biology Workbench)

HBA_human :
Chaîne ALPHA

HBG_human :
Chaîne GAMMA

HBZ_human :
Chaîne ZETA

HBD_human :
Chaîne DELTA

HBB_human :
Chaîne BETA

HBE_human :
Chaîne EPSILON

2MM1 :
Myoglobine humaine

>HBA_HUMAN -VLSPADKTNVKAAWGKVGAHAGEYGAEALERMFLSFPTTKTYFPHF-DLSH-----GSAQVKGHGKKVA DALTNAVAHVDDMPNALSALSDLHAHKLRVDPVNFKLLSHCLLVTLAAHLPAEFTPAVHASLDKFLASVS TVLTSKYR------ >HBG_HUMAN GHFTEEDKATITSLWGKVN--VEDAGGETLGRLLVVYPWTQRFFDSFGNLSSASAIMGNPKVKAHGKKVL TSLGDAIKHLDDLKGTFAQLSELHCDKLHVDPENFKLLGNVLVTVLAIHFGKEFTPEVQASWQKMVTAVA SALSSRYH------ >HBAZ_HUMAN -SLTKTERTIIVSMWAKISTQADTIGTETLERLFLSHPQTKTYFPHF-DLHP-----GSAQLRAHGSKVV AAVGDAVKSIDDIGGALSKLSELHAYILRVDPVNFKLLSHCLLVTLAARFPADFTAEAHAAWDKFLSVVS SVLTEKYR------ >HBD_HUMAN VHLTPEEKTAVNALWGKVN--VDAVGGEALGRLLVVYPWTQRFFESFGDLSSPDAVMGNPKVKAHGKKVL GAFSDGLAHLDNLKGTFSQLSELHCDKLHVDPENFRLLGNVLVCVLARNFGKEFTPQMQAAYQKVVAGVA NALAHKYH------ >HBB_HUMAN VHLTPEEKSAVTALWGKVN--VDEVGGEALGRLLVVYPWTQRFFESFGDLSTPDAVMGNPKVKAHGKKVL GAFSDGLAHLDNLKGTFATLSELHCDKLHVDPENFRLLGNVLVCVLAHHFGKEFTPPVQAAYQKVVAGVA NALAHKYH------ >HBE_HUMAN VHFTAEEKAAVTSLWSKMN--VEEAGGEALGRLLVVYPWTQRFFDSFGNLSSPSAILGNPKVKAHGKKVL TSFGDAIKNMDNLKPAFAKLSELHCDKLHVDPENFKLLGNVMVIILATHFGKEFTPEVQAAWQKLVSAVA IALAHKYH------ >2MM1__ -GLSDGEWQLVLNVWGKVEADIPGHGQEVLIRLFKGHPETLEKFDRFKHLKSEDEMKASEDLKKHGATVL TALGGILKKKGHHEAEIKPLAQSHATKHKIPVKYLEFISEAIIQVLQSKHPGDFGADAQGAMNKALELFR KDMASNYKELGFQG

Utilisation du formulaire d'alignement de l'ASM3D pour la comparaison des globines.

Charger la molécule sur laquelle l'alignement sera visualisé, ici 2hhb.

Appeler le formulaire d'alignement ASM3D, disponible dans l'Exploration avancée de Protéine Explorer. (Lien ASM3D)

Copier les séquences alignées données dans la zone de texte ci-dessus puis Coller les dans la boîte d'alignement du formulaire d'alignement.
(Les séquences sont au format FASTA.)

Copier la séquence de référence (ici celle de la chaîne BETA nommée HBB_HUMAN et Coller la dans boîte à séquence 3D du formulaire d'alignement.

Indiquer la chaîne b dans la case précisant la chaîne sur laquelle les couleurs doivent être appliquées. (Voir ci-contre).

Appuyer sur le bouton "Colorer l'alignement et la molécule".

Une page présentant les résultats de l'alignement s'affiche (voir ci-dessus) puis la coloration est appliquée à la molécule 3D, ici la chaîne b de la molécule 2hhb.

Le résultat obtenu correspond à l'image en haut de la page.

Quelques exemples de résultats obtenus en comparant des groupes de molécules par rapport à une molécule de référence la chaîne BETA (molécules comparées / molécule de référence), replacés selon la phylogénie de ces molécules.
Toutes ces molécules possèdent un groupe d'acides aminés commun situé autour de l'hème, montrant la conservation importante de la zone active au cours de l'évolution. La dérive génétique a d'autant plus modifié le reste de la séquence que la duplication des gènes est ancienne.

Si votre machine est correctement configurée, pour étudier la famille multigénique, il suffit :

Soit d'entrer le code PDB de la molécule à comparer dans la case de la page d'entrée puis de cliquer sur le bouton Protéine explorer.		Soit de Cliquer sur le lien ci-dessous pour lancer Protéine comparator qui télécharge automatiquement la molécule indiquée.
2hhb : Hémoglobine		Charger l'hémoglobine (2hhb)