2.7
Recombinaison d'exons
Les gènes eucaryotes sont constitués d’une alternance de blocs de séquences codantes pour des protéines appelées exons et de séquences non codantes appelées introns.
La recombinaison d’exons est un processus par lequel les exons de gènes identiques ou différents se recombinent pour produire de nouvelles combinaisons de séquences exon-intron, qui peuvent évoluer vers de nouveaux gènes.
La recombinaison de l’exon peut être médiée par une recombinaison non homologue ou une rétro-transposition.
Lors d’une recombinaison non homologue ou illégitime, des brins d’ADN sans similitude de séquence peuvent se recombiner et produire une nouvelle structure génétique.
La granulomatose chronique - une maladie génétique du système immunitaire en est un bon exemple. De nombreux patients atteints de cette maladie présentent une mutation rare du gène phox codant pour l’enzyme NADPH oxydase.
La NADPH oxydase de type sauvage produit des espèces réactives de l’oxygène telles que le superoxyde lors de l’infection et aide à tuer les agents infectieux par les phagocytes.
Dans de rares cas, les séquences non homologues entre les exons 8 et 11 du gène phox se recombinent, provoquant la duplication des exons 9 et 10. Cela conduit à une activité réduite de l’enzyme NADPH oxydase. L’enzyme altérée ne parvient pas à générer suffisamment d’espèces réactives de l’oxygène pour éliminer l’infection bactérienne, ce qui entraîne un granulome ou une agrégation des macrophages et des cellules immunitaires associées.
Larecombinaison de l’exon due à la rétrotransposition est la meilleure façon d’expliquer l’évolution du gène Jingwei chez la drosophile africaine.
Il y a environ 2,5 millions d’années, une partie de l’ARNm Adh s’est transcrite en ADN et recombinée avec les exons du gène Ynd pour donner naissance à un nouveau gène appelé Jingwei.
Le gène Ynd est responsable du développement des testicules chez la drosophile et le gène Adh code pour l’alcool déshydrogénase. Le nouveau gène Jingwei code pour une protéine à deux domaines, l’un dérivé de Ynd et l’autre d’Adh.
Par conséquent, la protéine Jingwei est exprimée dans le testicule de la drosophile et est responsable de la biosynthèse des hormones et des phéromones.
L'évolution de nouveaux gènes est essentielle à la spéciation. La recombinaison d'exons, également connue sous le nom de remaniement d'exons ou de remaniement de domaines, est un moyen important de formation de nouveaux gènes. On l'observe chez les vertébrés, les invertébrés et dans certaines plantes comme les pommes de terre et les tournesols. Au cours de la recombinaison des exons, les exons issus de gènes identiques ou différents se recombinent et produisent de nouvelles combinaisons exon-intron, qui pourraient évoluer vers de nouveaux gènes.
Le brassage des exons suit les « règles du cadre d'épissage ». Chaque exon possède trois cadres de lecture. Les exons entrants peuvent se recombiner et se joindre à l’un des trois cadres de lecture et provoquer des mutations par décalage de cadre. Par conséquent, tous les événements de recombinaison ne sont pas utiles ; certains peuvent même entraîner un codon d’arrêt prématuré et une protéine immature.
Mélange d'exons dans le génome humain
Parallèlement à la duplication et à la divergence des gènes, le brassage des exons est attribué à l'évolution de plusieurs gènes spécifiques à l'homme. Par exemple, il y a environ 25 millions d’années, un gène appelé MCH (Melanin-concentrating hormone) a subi une recombinaison d’exons par rétrotransposition chez les premiers primates. Il a créé de novo des limites intron-exon, qui ont ensuite évolué vers le gène conservé spécifique aux hominidés PMCHL1 - bien qu'il s'agisse d'un pseudogène, l'ARN antisens est exprimé dans le cerveau humain. Étant donné que le gène MCH original codait pour un neuropeptide impliqué dans l’équilibrage des besoins énergétiques et du poids corporel des rongeurs, le PMCHL-1 devrait avoir des fonctions similaires.
La recombinaison illégitime (IR) est l’un des mécanismes de recombinaison ou de brassage d’exons les plus couramment observés. L'IR conduit à la duplication des exons ; cela a été observé dans plusieurs maladies humaines telles que la dystrophie musculaire de Duchenne et Becker, l'hypercholestérolémie familiale, le syndrome de Lesch-Nyhan, l'hémophilie et le déficit en lipoprotéine lipase.
Les gènes eucaryotes sont constitués d’une alternance de blocs de séquences codantes pour des protéines appelées exons et de séquences non codantes appelées introns.
La recombinaison d’exons est un processus par lequel les exons de gènes identiques ou différents se recombinent pour produire de nouvelles combinaisons de séquences exon-intron, qui peuvent évoluer vers de nouveaux gènes.
La recombinaison de l’exon peut être médiée par une recombinaison non homologue ou une rétro-transposition.
Lors d’une recombinaison non homologue ou illégitime, des brins d’ADN sans similitude de séquence peuvent se recombiner et produire une nouvelle structure génétique.
La granulomatose chronique - une maladie génétique du système immunitaire en est un bon exemple. De nombreux patients atteints de cette maladie présentent une mutation rare du gène phox codant pour l’enzyme NADPH oxydase.
La NADPH oxydase de type sauvage produit des espèces réactives de l’oxygène telles que le superoxyde lors de l’infection et aide à tuer les agents infectieux par les phagocytes.
Dans de rares cas, les séquences non homologues entre les exons 8 et 11 du gène phox se recombinent, provoquant la duplication des exons 9 et 10. Cela conduit à une activité réduite de l’enzyme NADPH oxydase. L’enzyme altérée ne parvient pas à générer suffisamment d’espèces réactives de l’oxygène pour éliminer l’infection bactérienne, ce qui entraîne un granulome ou une agrégation des macrophages et des cellules immunitaires associées.
Larecombinaison de l’exon due à la rétrotransposition est la meilleure façon d’expliquer l’évolution du gène Jingwei chez la drosophile africaine.
Il y a environ 2,5 millions d’années, une partie de l’ARNm Adh s’est transcrite en ADN et recombinée avec les exons du gène Ynd pour donner naissance à un nouveau gène appelé Jingwei.
Le gène Ynd est responsable du développement des testicules chez la drosophile et le gène Adh code pour l’alcool déshydrogénase. Le nouveau gène Jingwei code pour une protéine à deux domaines, l’un dérivé de Ynd et l’autre d’Adh.
Par conséquent, la protéine Jingwei est exprimée dans le testicule de la drosophile et est responsable de la biosynthèse des hormones et des phéromones.
From Chapter 2:
Now Playing
2.7 : Recombinaison d'exons
Génomes et évolution
3.3K Views
2.1 : Relations évolutives grâce à des comparaisons génomiques
Génomes et évolution
6.0K Views
2.2 : Erreurs de copie du génome
Génomes et évolution
4.5K Views
2.3 : Arbre phylogénique
Génomes et évolution
5.8K Views
2.4 : Synténie et évolution
Génomes et évolution
3.1K Views
2.5 : Séquences conservées multi-espèces
Génomes et évolution
3.5K Views
2.6 : Duplication et divergence des gènes
Génomes et évolution
7.4K Views
2.8 : Comparaison des variations du nombre de copies et des SNP
Génomes et évolution
11.8K Views