Génétique Bactérienne PDF

Génétique bactérienne Génome : organisation, réplication, division, taille, carte physique/génétique Particularité procaryote : - Pas de noyau - Pas de mitose-méiose - Paroi **/!\\** Pas de méiose possible parce que la bactérie est haploïde. ![](Pictures/100002010000010500000080847A0B59.p...

Génétique bactérienne Génome : organisation, réplication, division, taille, carte physique/génétique Particularité procaryote : - Pas de noyau - Pas de mitose-méiose - Paroi **/!\\** Pas de méiose possible parce que la bactérie est haploïde. Génome : ensemble des molécules d'ADN portant une information génétique =\> somme du chromosome et des plasmides et des ADN phagiques Virus de bactérie : Phage ou bactériophage L\'ADN des bactérie est un ADN duplex = bicaténaire= double brin, elle est anti-parallèle avec deux brins complémentaires. L\'ADN est circulaire fermé. Dans tous les organismes l\'ADN est sous forme B → hélice droite, il y a 10,5 paire de base par tour. Dans les cellules on peut trouver des hélices de forme Z. Transition B/Z et Forme Z donnent des propriétés originale à l'ADN (expression, insertion de transposon,...). L'ADN bactérien a différentes formes topologiques. - Un ADN relâché ou linéaire est moins compact qu'un ADN super enroulé de même taille - Ils migrent moins vite Topologie = Étude du repliement de l'ADN dans l'espace Gyrase : enzyme qui met l\'ADN sous super tour négatif. C\'est une topoisomérase. Le super tour négatif est une réserve d\'énergie. Dans les bactéries il y a un chromosome unique qui se nomme nucléoïde. Il possède une origine de réplication qui se nomme oriC. E. coli : ≈ 5000 kb ≈ 1400 µm / ¢ 2 à 6 µm Les bactéries ont choisi un modèle en rosette du nucléoïde. Exception : Le chromosome peut être unique et linéaire comme les streptomyces ou segmenté linéaire et circulaire ou segmenté circulaire. Mais /!\\ l\'ADN est toujours duplex. Les bactéries peuvent avoir des plasmides : taille \5' DNA polymérase III : C\'est l\'enzyme réplicative - activité de polymérisation 5'\--\>3' et correctrice 3'\--\>5'. - holoenzyme de 10 protéines ≠ et au total 18 polypeptides. - structure minimale (core) comprend 3 protéines - sous unité  (polymérase) - sous unité  (exonucléase 3'\--\> 5' ou editing 3' \--\> 5') - sous unité  (fonction inconnue) - Le core est fonctionnel sous forme d'un dimère. DNA polymérases II, IV et V : enzymes impliquées dans certaines circonstances dans la polymérisation et la réparation du DNA. L\'ADN polymérase se fixe sur l\'ADN !! Stabilisation simple brin par SSB. Reproduction asexuée : PAS DE MEIOSE - division binaire =\> descendance = parents - division binaire = division par scissiparité - clones = individus génétiquement identiques - \# colonie purification L2 retenir : Temps de réplication du chromosome : toujours 40 min → Phase S Division : toujours 20 min → Phase G2-M La taille du génome peut être très variable selon les espèces de bactéries : - Homme : 3.109 pb - environ 70 000 gènes (?) - 2% codant - E. coli \~ 5.106 pb - \~ 4300 gènes - 90% codant - Phage l : 5.104 pb - \~ 80 gènes (?) - 98% codant (?) Carte Physique : Celle mesurée en paire de bases. Taille génome E. coli = 5.106 pb = 5000 kb. Celle connue par le séquençage. Ordre des gènes, leur distance entre eux. Carte génétique : Celle connue par des croisements. Celle obtenue par un calcul de % d'obtention de recombinant. Ordre des gènes. Distance entre eux en % CO : crossing-over. Chez les bactéries on peut trouver des gènes qui peuvent réaliser un crossing-over et donc d\'inverser leur séquence. Recombinaison chez les bactéries : √ Sans confrontation de 2 génomes d'origine différente - intervient au sein d'un même génome - recombinaison générale : CO - RecA dépendant √ Avec confrontation de 2 génomes d'origine différent - Intervient dans la parasexualité conjugaison, transduction, transformation - +/- → sexualité chez les eucaryotes - recombinaison spécifique de site - RecA indépendante - Enzyme spécifique : intégrase La recombinaison générale permet de faire des crossing-over et on l\'appel parfois recombinaison homologue. \'est une enzyme RecA et qui va dire qui se ressemble s\'assemble. On peut avoir parfois une recombinaison spécifique de site, on l\'appel recombinaison illégitime. On mélange 2 ADN qui ne se ressemble pas. Ex : L\'ADN d\'un virus s\'intègre dans un chromosome. Les enzyme spécifique qui font la réplication on les appels souvent intégrase. √ Recombinaison générale ou homologue - Recombinaison entre séquence à haut degré d'homologie - Nécessite chez E. coli au moins 30 pb d'identité ± parfaite - Requiert la mise en jeu de nombreuses protéines dont RecA - Est responsable à la fois - du maintien de l'information (réparation ADN -- RecA dpte) - de la variation de l'information génétique (CO) - CO = cassure et jonction de nouvelles séquences =\> Recombinants √ Recombinaison spécifique de site ou illégitime - Recombinaison entre séquence sans ou à très faible degré d'homologie - Nécessite chez E. coli un appariement sur moins de 30 pb - PAS mise en jeu de la protéine RecA : INSERTION RecA-indépendante - Référence intégration des ϕ - Spécificité simple : µ insertion au hasard RecA-indépendant - Spécificité double : alpha insertion non au hasard RecA-indépendant La réparation de l'ADN : système SOS - Mutations : phénomènes héréditaires  erreurs sur l'ADN non réparées lors de la division cellulaire - Chez les bactéries, les lésions de l'ADN sont éliminées par les systèmes de réparation comme la réparation par recombinaison - Chez les bactéries, si les lésions de l'ADN sont très importantes, les systèmes de réparation « ordinaires » ne sont pas suffisants - Les bactéries déclenchent le système de réparation dit SOS - 1 signal de lésion forte =\> Expression de nombreux gènes de la réparation de l'ADN =\> La réponse SOS est donc une réponse adaptative dite globale L\'enzyme qui aide à corriger l\'ADN est normalement l\'enzyme RecA mais quelques fois celle ci n\'est plus suffisantes donc système SOS. La réponse SOS est une réponse dite adaptative. Réponse SOS : - Avantage : - La bactérie répare très vite par différents processus son ADN - La survie de l'ADN est assurée - La bactérie peut répliquer son ADN et se diviser - Elle assure une descendance - Inconvénient : - La bactérie répare très mal son ADN - Les systèmes de réparations sont peu fidèles - Ils réparent en faisant beaucoup d'erreur par rapport au modèle - Ils sont « mutagènes » - La bactérie qui survie donne une descendance « mutée » - La bactérie réparée par la réponse SOS peut même mourir SOS : vie/survie/mort En condition normale LexA réprime tous les gènes. LexA se fixe sur l\'opérateur afin de réprimer la transcription. En condition anormale par exemple en situation de stress un dommage à l\'ADN induit l\'action protéolytique de RecA. Suite à ça on a une augmentation du taux de RecA qui induit un clivage plus important de LexA, il n\'y a plus de répresseurs sur les différents opérateurs, plusieurs opérons sont actifs. Variabilité chez les bactéries : Variabilité Verticale : Pas de confrontation avec 1 autre génome donc 100% de bactéries identiques. Cause de cette variabilité verticale : - mutations - erreurs de réplication - remaniement Variabilité horizontale ou latérale : Confrontation avec un autre génome, il y a donc un transfert de gènes. La bactérie receveuse est génétiquement modifiée. Génome différent du parent = Recombinant. Transformation : D se lyse et donne son ADN dit nu à R Transduction : D est infecté par un phage Ce phage prend un peu d'ADN à D Le phage donne l'ADN de D à R Conjugaison : Un plasmide ou un bout de chromosome de D peut passer dans R  Il y a une nécessiter d\'un contact direct pour pouvoir obtenir des recombinants, les substances ne sont pas diffusible. En croisant différents E. coli K12, Haynes apporte les notions de : 1°) Polarité dans le transfert de l'information génétique → Certaines souches sont aptes à transmettre =\> Souche Donatrice ou Fertiles ou F+ → Certaines souches ne sont aptes qu'à recevoir =\> Souche Réceptrice ou Non Fertiles ou F 2°) Facteur F est héréditaire F+ X F- Facteur F transmis à 100% Souche F- devient F+ → → CONJUGAISON Processus d'appariement entre des bactéries de type sexuel différent aboutissant au transfert orienté de matériel génétique d'une bactérie donatrice à une bactérie réceptrice. Le facteur F : Facteur F = Plasmide d'Escherichia coli Tout plasmide possédant le locus tra (plasmide tra+) peut conjuguer Locus tra ou opéron tra : contient l'ensemble des gènes nécessaires au transfert du facteur F d'une bactérie à une autre : par exemple, - les gènes traA à traJ codent le pilus sexuel - le gène traY code l'enzyme TRAY qui coupe OriT pour le transfert de F dans la réceptrice oriT : zone où s'initie le transfert de l'ADN d'une bactérie à une autre Certains gènes tra du facteur F codent pour des protéines qui forment le pilus sexuel dont la piline.