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

Stabilité et variabilité des génomes et évolution

Activités envisageables.

L'apport de l'étude des génomes : les innovations génétiques

Au sein d’une espèce, le polymorphisme des séquences d'ADN résulte de l’accumulation de mutations au cours des générations. Suivant leur nature et leur localisation, les mutations (substitution, addition ou délétion d’un ou plusieurs nucléotides) ont des conséquences phénotypiques variables.
Au sein du génome d’une espèce, les similitudes entre gènes (familles de gènes) sont interprétées comme le résultat d’une ou plusieurs duplications d’un gène ancestral.
La divergence des gènes d’une même famille s’expliquent par l’accumulation de mutations. Dans certains cas ces processus peuvent conduire à l’acquisition de gènes correspondant à de nouvelles fonctions.
Les innovations génétiques sont aléatoires et leur nature ne dépend pas des caractéristiques du milieu.

Etude sommaire de stades embryonnaires de différents vertébrés. Utilisation de pièces anatomiques pour établir les relations de parenté entre les vertébrés. Comparaison de séquences nucléotidiques et protéiques : comparaison de différents allèles d’un gène, comparaison des gènes d’une famille multigénique (hémoglobines et myoglobine, gènes homéotiques, etc.)

Utilisation de logiciels de traduction pour étudier les conséquences des mutations sur les protéines.

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.

HBA_human :
Chaîne ALPHA

HBG_human :
Chaîne GAMMA

HBB_human :
Chaîne BETA

>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

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.

2hhb : Hémoglobine