Projet du Génome Humain et Génétique

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Questions and Answers

Quels sont les deux principaux objectifs du projet du génome humain (HGP) ?

Élaborer une carte des gènes dans le génome humain et déterminer la séquence des bases chimiques de l'ADN.

Qui a formulé les lois de l’hérédité en 1865 et quelles étaient les implications de ces découvertes ?

Gregor Mendel a formulé les lois de l'hérédité, établissant les bases de la génétique moderne.

Quelle innovation majeures sur l'ADN a été réalisée par Avery, MacLeod et McCarthy en 1944 ?

Ils ont démontré que l'ADN, et non la protéine, était le matériel héréditaire dans les organismes vivants.

En quelle année le projet du génome humain a-t-il été lancé et quel en a été le coût approximatif ?

<p>Le projet a été lancé en 1990 et a coûté environ 3 milliards de dollars.</p> Signup and view all the answers

Quels pays ont contribué au projet de séquençage du génome humain ?

<p>Les États-Unis, la France, l'Allemagne, le Royaume-Uni, le Japon et la Chine.</p> Signup and view all the answers

Quel développement technologique a été crucial durant le projet de cartographie du génome entre 1993 et 2003 ?

<p>Le développement des technologies de séquençage de l'ADN a été crucial.</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle de la Human Genome Organisation (HUGO) fondée en 1988 ?

<p>HUGO a été créée pour coordonner les efforts internationaux de séquençage du génome.</p> Signup and view all the answers

Quelles bases chimiques forment le code génétique dans l'ADN humain ?

<p>Les bases chimiques de l'ADN sont l'adénine (A), la thymine (T), la guanine (G) et la cytosine (C).</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que la matière noire dans le contexte du génome humain?

<p>La matière noire fait référence aux parties non sequencées du génome qui pourraient contenir des informations sur l'évolution humaine et la santé.</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale disparité observée dans l'analyse génétique actuelle?

<p>La plupart des données proviennent de populations blanches et européennes, limitant une compréhension complète de la génétique liée à la santé.</p> Signup and view all the answers

Quel est l'objectif du Human Pangenome Project?

<p>L'objectif est de séquencer les génomes complets de plus de 300 individus pour représenter la diversité humaine.</p> Signup and view all the answers

Définissez le concept de pangénome.

<p>Le pangénome représente l'ensemble des gènes d'une espèce, incluant un noyau partagé et un génome 'non nécessaire'.</p> Signup and view all the answers

Quelle proportion de la séquence du génome humain est codante?

<p>Environ 25 % de la séquence du génome humain est codante.</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les caractéristiques des séquences répétées dans l'ADN humain?

<p>Les séquences répétées dans l'ADN non codant humain sont plus fréquentes que dans d'autres espèces.</p> Signup and view all the answers

Quel est le nombre estimé de gènes dans le génome humain?

<p>Environ 20 000 gènes ont été estimés dans le génome humain.</p> Signup and view all the answers

Comment la variabilité des gènes est-elle décrite chez l'homme?

<p>L'ordre des lettres dans les gènes est constant, mais il existe plus de trois types de protéines par gène.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la drosophile est-elle considérée comme un modèle important en génétique?

<p>La drosophile est un modèle important car 61 % des gènes de maladies humaines ont des analogues chez elle.</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les deux stratégies principales de séquençage mentionnées?

<p>Les deux stratégies sont le séquençage aléatoire global et le séquençage clone par clone.</p> Signup and view all the answers

Quel pourcentage des protéines de la drosophile a des analogues chez les mammifères?

<p>50 % des protéines de la drosophile ont des analogues chez les mammifères.</p> Signup and view all the answers

Quel est le but principal de l'utilisation de la drosophile dans les études génétiques?

<p>Le but principal est de tester de nouvelles méthodes de séquençage et d'analyser les données séquencées.</p> Signup and view all the answers

Quel est le principe fondamental du séquençage d'un génome?

<p>Le principe fondamental est de fragmenter aléatoirement le génome pour reconstruire sa séquence complète.</p> Signup and view all the answers

Quel est le rapport entre la drosophile et la maladie de Parkinson?

<p>La drosophile est utilisée comme modèle génétique pour étudier la maladie de Parkinson.</p> Signup and view all the answers

Comment les fragments d'ADN sont-ils reconstruits à partir de séquences unitaires?

<p>Les fragments d'ADN sont reconstruits en recherchant les chevauchements entre les séquences.</p> Signup and view all the answers

Quelle est une caractéristique des séquences d'ADN fragmentées dans le séquençage?

<p>Les séquences dérivent de fragments dont la cassure est aléatoire et ne se produit pas toujours aux mêmes endroits.</p> Signup and view all the answers

Quel pourcentage des protéines est impliqué dans le métabolisme selon la classification mentionnée?

<p>11%</p> Signup and view all the answers

Quels types de fonctions sont assurées par 200 protéines codées par le génome de la levure?

<p>Facteurs de transcription.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la compréhension du protéome de la levure est-elle importante pour l'étude du protéome humain?

<p>Elle aide à comprendre la complexité du protéome humain.</p> Signup and view all the answers

Combien de protéines sont impliquées dans le trafic intracellulaire des protéines chez la levure?

<p>430 protéines.</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que la similarité de séquence en acides aminés permet de réaliser dans l'étude des protéines?

<p>Elle permet de classer environ 50% des protéines selon leurs fonctions.</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle des protéines classées sous la catégorie de 3% mentionnée dans le texte?

<p>Réplication, réparation, recombinaison de l'ADN.</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'importance du gène H1 dans le chromosome de la levure?

<p>Il a été trouvé sur le chromosome 16, démontrant que la levure a un répertoire complet des histones eucaryotes.</p> Signup and view all the answers

Quel pourcentage des protéines est associé à la traduction selon le tableau fourni?

<p>6%</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les principales stratégies de séquençage mentionnées pour Arabidopsis?

<p>Les stratégies mentionnées sont 'BAC à BAC' et le séquençage aléatoire global.</p> Signup and view all the answers

Quel est l'avantage de la stratégie de séquençage aléatoire global pour Arabidopsis?

<p>Elle permet d'obtenir rapidement un inventaire partiel des gènes d'Arabidopsis.</p> Signup and view all the answers

Comment la stratégie de séquençage aléatoire est-elle perçue pour le génome humain?

<p>Son efficacité est loin d'être prouvée pour le séquençage du génome humain.</p> Signup and view all the answers

Qui a réalisé le séquençage du génome de la souris selon une stratégie modifiée?

<p>Le Consortium International a mené ce séquençage grâce à une approche combinée.</p> Signup and view all the answers

Quel projet a utilisé le séquençage aléatoire global avant le séquençage d'Arabidopsis?

<p>Celera a utilisé cette stratégie pour le séquençage de la drosophile et du génome humain.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la stratégie aléatoire a-t-elle été proposée lors de la réunion de l'AGI?

<p>Pour compléter la stratégie 'BAC à BAC' et obtenir rapidement un inventaire des gènes.</p> Signup and view all the answers

Quel problème a été soulevé lors de la combinaison des deux stratégies de séquençage?

<p>La difficulté d'intégration des données générées par les deux approches.</p> Signup and view all the answers

Quel a été un résultat positif du séquençage aléatoire global pour les génomes à faible complexité?

<p>Il s'est montré efficace pour le séquençage de génomes à faible complexité comme celui de la drosophile.</p> Signup and view all the answers

Quels réarrangements chromosomiques sont évoqués près des centromères d'Arabidopsis?

<p>Des réarrangements tels que des inversions des bras chromosomiques.</p> Signup and view all the answers

Quelle découverte a été faite concernant l'ADN mitochondrial et le chromosome 2?

<p>Une insertion récente de 620 kb d'ADN mitochondrial a été trouvée dans le centromère du chromosome 2.</p> Signup and view all the answers

Quelle est la proportion du génome d'Arabidopsis qui est couverte par des duplications?

<p>58 % du génome est couvert par des duplications.</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les deux hypothèses avancées sur l'origine des duplications à grande échelle chez Arabidopsis?

<p>L'une évoque une forme tétraploïde ancestrale, l'autre propose plusieurs événements de duplication successifs.</p> Signup and view all the answers

Combien de familles de gènes répétés en tandem ont été répertoriées dans le génome d'Arabidopsis?

<p>1 528 familles de gènes répétés en tandem ont été répertoriées.</p> Signup and view all the answers

Quel était l'argument en faveur de la simplicité supposée du génome d'Arabidopsis?

<p>La simplicité supposée était un argument pour son inscription parmi les organismes modèles.</p> Signup and view all the answers

Quel est le nombre total de gènes identifiés chez Arabidopsis aujourd'hui?

<p>Le nombre total de gènes identifiés est de 25 498.</p> Signup and view all the answers

Quelle complexité a été notée dans le génome d'Arabidopsis par rapport aux autres eucaryotes?

<p>La complexité du génome d'Arabidopsis est comparable à celle d'autres eucaryotes.</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Les lois de Mendel

Ce sont les règles fondamentales qui régissent la transmission des caractères héréditaires d'une génération à l'autre.

L'expérience d'Avery, MacLeod et McCarthy (1944)

Cette expérience a démontré que l'ADN, et non les protéines, est responsable de la transmission de l'information génétique.

La découverte de la structure de l'ADN par Watson et Crick (1953)

Cette découverte a révélé la structure en double hélice de l'ADN, expliquant sa capacité à se répliquer et à stocker l'information génétique.

Le Projet du Génome Humain (HGP)

Le projet du Génome Humain (HGP) vise à cartographier et à séquencer l'ensemble des gènes du génome humain.

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L'Human Genome Organisation (HUGO)

Cette organisation a été créée en 1988 pour coordonner les efforts mondiaux dans le domaine de la recherche sur le génome humain.

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Les objectifs du projet HGP

Le HGP avait pour objectif de créer une carte détaillée de l'emplacement des gènes sur le génome humain et de déterminer la séquence des bases azotées (A, T, G, C) dans l'ADN.

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Noyau du génome

La partie du génome qui est partagée par tous les individus d'une espèce.

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Génome non nécessaire

Le génome non essentiel, qui varie entre les individus d'une espèce.

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Pangénome

La collection complète de tous les gènes possibles d'une espèce.

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Génétique

L'étude des gènes et de leur influence sur la santé.

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Génome

L'ensemble des gènes d'un individu.

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Séquences non codantes

Les séquences d'ADN qui ne codent pas pour des protéines.

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Gène

La séquence d'ADN qui contient les instructions pour fabriquer une protéine.

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Bases azotées

Les éléments qui composent l'ADN : adénine, guanine, cytosine et thymine.

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Importance historique de la drosophile

La drosophile est historiquement importante car elle a été largement utilisée pour des études génétiques, conduisant à la caractérisation de 2500 gènes avant même le début de son séquençage.

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Pourquoi la drosophile est un organisme modèle?

La drosophile est considérée comme un modèle d'étude pour comprendre des processus cellulaires et de développement communs aux eucaryotes, y compris l'homme, en raison de similitudes importantes entre leur génome et leur biologie.

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Principe du séquençage génomique

Le principe de base du séquençage génomique implique la fragmentation aléatoire de l'ADN, la lecture de séquences courtes, la reconstruction de la séquence complète et la recherche de chevauchements entre les séquences.

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Séquençage aléatoire global ("whole genome shotgun")

Une stratégie de séquençage génomique consistant à fragmenter l'ADN de manière aléatoire et à reconstruire la séquence complète à partir des séquences unitaires.

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Séquençage clone par clone (ou shotgun hiérarchique)

Une stratégie de séquençage génomique consistant à construire une carte physique du génome avant de procéder au séquençage des fragments.

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Chevauchements entre les séquences

Des séquences chevauchantes indiquent que les fragments d'ADN correspondant partagent une partie de leur longueur, car les cassures sont aléatoires.

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Rôle des chevauchements dans le séquençage

La recherche des chevauchements entre les séquences permet de reconstruire la séquence complète du génome.

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Homologie des séquences

La proportion de protéines dont la fonction peut être déduite en comparant leurs séquences d'acides aminés à celles de protéines connues.

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Protéome

L'ensemble des protéines exprimées par un organisme.

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Critères d'homologie

Des critères simples qui permettent de classer les protéines en fonction de leur similarité de séquence avec des protéines dont la fonction est connue.

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Protéines du métabolisme énergétique

Le groupe de protéines impliquées dans la production d'énergie et son stockage.

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Protéines de la transcription

Le groupe de protéines impliquées dans la copie de l'ADN en ARN.

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Protéines de la traduction

Le groupe de protéines impliquées dans la fabrication des protéines à partir de l'ARN.

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Protéines de la réplication, réparation et recombinaison de l'ADN

Le groupe de protéines impliquées dans la réplication, la réparation et la recombinaison de l'ADN.

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La levure comme organisme modèle

La levure est un organisme modèle étudié pour comprendre la complexité du protéome humain.

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Séquençage « BAC à BAC »

La stratégie de séquençage « BAC à BAC » consiste à utiliser des banques de clones bactériens contenant des fragments d'ADN correspondant à des régions du génome. Ces clones sont ensuite ordonnés et cartographiés, puis séquencés. Cette méthode est précise et permet de construire une carte physique complète du génome.

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Séquençage aléatoire global

La stratégie de séquençage aléatoire global consiste à séquencer de manière aléatoire des fragments d'ADN provenant de l'ensemble du génome. Ces fragments sont ensuite assemblés en utilisant des algorithmes informatiques, permettant de reconstruire le génome complet.

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Avantages du séquençage aléatoire global

La stratégie de séquençage aléatoire global est souvent utilisée pour le séquençage de génomes de grande taille, lorsqu'une carte physique complète est difficile à construire.

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Inconvénients du séquençage aléatoire global

La stratégie de séquençage aléatoire global est difficile à utiliser pour le séquençage de génomes à faible complexité, comme celui de la drosophile.

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Projet de séquençage du génome de la souris

Le projet de séquençage du génome de la souris utilise une combinaison de stratégies de séquençage, incluant le séquençage aléatoire global et le séquençage « BAC à BAC ».

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Difficultés d'intégration des données

L'intégration des données issues du séquençage aléatoire global et de l'approche « BAC à BAC » pose des défis techniques et nécessite des outils informatiques spécifiques.

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Séquençage aléatoire global pour Arabidopsis

L'utilisation du séquençage aléatoire global comme complément à l'approche « BAC à BAC » a été proposée pour obtenir rapidement un aperçu des gènes d'Arabidopsis.

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Rejets du séquençage aléatoire global pour Arabidopsis

Les avantages potentiels du séquençage aléatoire global pour Arabidopsis ont été remis en question en raison des difficultés d'intégration des données avec l'approche séquençage « BAC à BAC ».

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Télomères et centromères: réarrangements?

Des séquences répétées d'ADN télomériques se retrouvent à proximité des centromères, probablement dues à des réarrangements comme des inversions des bras chromosomiques.

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ADN mitochondrial dans le noyau?

Une insertion récente d'ADN mitochondrial a été retrouvée dans le centromère du chromosome 2, témoignant d'un transfert récent d'ADN mitochondrial vers le génome nucléaire.

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Duplications à grande échelle chez Arabidopsis

Le génome d'Arabidopsis est caractérisé par une grande quantité de duplications, avec 65,6 Mb représentant 58% du génome.

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Origine des duplications à grande échelle

Deux hypothèses évolutives expliquent ces duplications à grande échelle: une forme tétraploïde ancestrale ou plusieurs événements de duplication successifs.

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Redondance du génome d'Arabidopsis?

La redondance du génome d'Arabidopsis est due aux duplications du génome et à la présence de familles de gènes répétés en tandem (2 à 23 membres).

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Combien de familles de gènes répétés en tandem?

On a identifié 1 528 familles de gènes répétés en tandem chez Arabidopsis, illustrant la complexité du génome.

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Simplicité du génome d'Arabidopsis: illusion?

Malgré sa simplicité supposée, le génome d'Arabidopsis présente une redondance fonctionnelle, ce qui complexifie l'analyse de ses gènes.

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Complexité du génome d'Arabidopsis.

Le génome d'Arabidopsis, avec 25 498 gènes, révèle une complexité comparable à d'autres eucaryotes malgré sa simplicité perçue.

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Study Notes

Module: SMEG - Master 1 GFA - Session 2024/2025 - Structure des génomes nucléaires

  • Chapitre 1 porte sur la structure des génomes nucléaires.

II. Génome Humain

  • II.1. Projet génome humain (HGP):

    • Premières découvertes: Mendel (1865) développa les lois fondamentales de l'hérédité. Avery, McLeod et McCarthy (1944) démontrèrent que l'ADN était le matériel héréditaire, et Watson et Crick (1953) découvrirent la structure en double hélice de l'ADN.
    • Découvertes récentes: Après 1970, l'isolation et la manipulation de l'ADN sont devenues possibles. Dans les années 1980, la localisation et les séquences des gènes impliqués dans la santé humaine, la croissance et le développement ont été décrites. En 1990, le projet génome humain (HGP) a été lancé.
  • I.1.1 Qu'est-ce que le Projet Génome Humain?

    • L'organisation « Human Genome Organisation » (HUGO) a été créée en 1988 en Suisse.
    • En 1990, un projet conjoint du Département américain de l'Énergie et des National Institutes of Health a initié le HGP, coûtant 3 milliards de dollars.
    • Les travaux ont été menés dans 20 centres de séquençage répartis dans le monde, incluant la Chine, la France, l'Allemagne, le Japon, le Royaume-Uni et les États-Unis.
  • I.1.2 Objectifs et buts:

    • Déterminer la position des gènes dans le génome humain ainsi que dans d'autres organismes comme les bactéries, les levures, la drosophile etc.
    • Déterminer la séquence des 20 000 gènes humains.
  • I.1.3 Projet de cartographie du génome humain (1993-2003):

    • L'objectif était d'atteindre les buts et objectifs du projet en 2005.
    • Le projet a démarré en 1993 et s'est achevé en 2003, deux ans plus tôt que prévu, ce qui coïncidait avec le 50ème anniversaire de la découverte de la structure de l'ADN en 1953.
    • Le premier génome de référence s'appuyait sur l'analyse de plusieurs individus pour représenter au mieux la diversité humaine.
    • Le génome humain comptait environ 3 milliards de bases avec un nombre estimé de 20 000 gènes (seulement environ 25% sont codants pour des protéines).
    • La séquence du génome a révélé plus de 3 millions de « lettres » chimiques dans les gènes humains, avec un nombre très variable (3000 par gène en moyenne).

Génome de la Drosophile

  • II.1 Introduction: la drosophile ( Drosophila melanogaster) est un modèle d'organisme, ayant été largement utilisé dans les études génétiques.

    • Plus de 2.500 gènes de la drosophile avaient été identifiés avant son séquençage.
    • La drosophile est un système-modèle pertinent pour comprendre des processus biologiques communs aux eucaryotes, dont l'homme.
    • 61% des gènes affectant les maladies humaines ont une correspondance avec les gènes de la drosophile.
    • 50% des protéines de la drosophile présentent des homologues chez les mammifères.
  • II.2 Quelques notions sur le séquençage: processus pour déterminer la séquence complète du génome d’un organisme.

    • La stratégie du séquençage repose sur la fragmentation du génome, l'obtention de petits fragments (quelques milliers de paires de bases) et leur assemblage grâce aux chevauchements entre les fragments.
    • Deux stratégies principales de séquençage sont utilisées, la stratégie de séquençage aléatoire global (Shotgun Sequencing) et la stratégie clone par clone (clone-based assembly).

Génome de la Levure (Saccharomyces cerevisiae)

  • III.1 Introduction
    • Le génome de la levure (Saccharomyces cerevisiae) a été le premier génome eucaryote séquencé en 1996.
    • Ce projet a impliqué une collaboration internationale d'environ 600 chercheurs en provenance d'Europe, d'Amérique du Nord et du Japon.
  • Du fait de sa petite taille et de la disposition favorable de ses chromosomes, la levure est un organisme modèle pour étudier la génétique (en particulier, la génétique des eucaryotes).
  • III.2 Résultats du séquençage:
    • La séquence du génome de la levure est de 12 068 kb sur 16 chromosomes.
    • environ 6 000 gènes ont été identifiés.
    • 5885 sont des gènes codant des protéines.

IV. Génome Bactérien, Escherichia coli (K12)

  • IV.1 Introduction:

    • Le génome est composé de 4.639.221 paires de bases, et 87,8% du génome sont codants pour les protéines, et 11% sont dédiés à la régulation d'autres fonctions.
    • La stratégie de séquençage par Shotgun a été utilisée.
  • IV.2 Stratégies de séquençage d'E.coli:

  • La méthode shotgun a été utilisée pour séquencer le génome d'E. coli. Elle repose sur des fragments aléatoires du génome. L'objectif est de séquencer un nombre important de fragments afin d'avoir une couverture suffisante du génome.

  • IV.3 Résultats du séquençage: Les parties du génome qui forment le replicon 1 et 2 comportent un contenu proportionnellement équivalent en termes de quantité de G/C.

  • IV.5 Gènes nouvellement proposés:

    • identification de nouveaux gènes impliqués dans la dégradation de composés aromatiques, la motilité (flagelles), d’autres composants protéiques.

V. Génome d'Arabidopsis thaliana

  • V.1 Introduction

    • Le génome d'Arabidopsis thaliana, une plante modèle, a été séquencé et a mis en évidence beaucoup de duplications.
  • V.4 Une stratégie de séquençage déjà démodée ?:

    • Une première initiative de séquençage européen a débuté en 1996. L'Arabidopsis Genome Initiative (AGI) a pris en main l'organisation et l'intégralité du séquençage de la plante. L'objectif était d'avoir une approche de séquençage "BAC à BAC", basée sur l'utilisation de clones BAC pour faciliter l'assemblage du génome.
  • V.8 ...et l'homme:

    • La comparaison entre Arabidopsis et l'homme a révélé des homologues de gènes impliqués dans des maladies génétiques humaines.

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