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Chapitre 4 : Analyse des génomes et biologie des systèmes - Coggle Diagram
Chapitre 4 : Analyse des génomes et biologie des systèmes
Biologie des systèmes
propriété émergente de réseaux
Une propriété émergente d'un réseau est une propriété qui apparaît car il y a interaction entre plusieurs unité, et que cette propriété ne peut être expliqué à l'échelle individuel d'un individu
des approches globales à la "système biology"
en mélangeant la protéomique, la génomique et l'intéractomique, des propriété émergentes peuvent apparaître et nous permettre d'isoler des structures nécessaire à l'organisme
définition de la biologie des systèmes
La biologie des système est un domaine multidisciplinaire qui consiste à étudier un système biologique par une approche systématique. De ce faite, on tente de découvrir des propriétés inhérente au système qui ne peuvent être explique de manière individuel
Structure et expression des gènes dans un génome complet
base de données des génomes
l'accessibilité au génome est gratuite et se fait par deux acteur. L'un américain qui est le GenBank et le second qui est européen, ensembl
séquençage de nouvelle génération
le séquençage nouvel génération ou NGS consiste en :
fragmentation du génome par ultrason et addition de séquence adaptatrice à une matrice par ligation en 5' 3'
dénaturation et appariement au amorce présentes sur une plaque de verre
amplification par brige PCR , dénaturation et lavage
hybridation formant un pont et 10 cycles de PCR
séquençage via une polymérase qui ajoute du dNTP marqué par fluorescence, visualisation et retrait de l'agent fluorescent et ainsi de suite ( voir page 8 syl )
Cette technique permet de séquencer ds millier d'ADN en même temps.
séquençage des génomes
Le séquençage d'un génome en entier peux utilisé de deux manière. La première permettant de déterminer la structure du génome et donc de ses promoteur et autres. C'est la génomique structural. La seconde, déterminer quel est l'utilité du gène, c'est à dire la génomique fonctionnelle. au cours des années le séquence c'est automatisé, notamment via le projet human genom project conclut en 2003
génomique structural et génomique fonctionnelle
La différence à déjà été donné plus haut. Mais il est à noté que lorsqu'un plusieurs génome on été entièrement décodé, la masse d'informations est immense. Pour ce faire on à développé des outils informatique permettant une recherche d'une séquence identique ou homologue (BLAST), on peut classé ce niveau d'homologie en fonction de la relation entre le génome des deux individu. Si deux protéines homologue dans un même organisme, alors paralogue. Si protéine apparenté dans deux organismes différents, alors orthologue.
Les outils informatique permettent aussi à déterminer le cadre de lecture en identifiant les séquence initial et les codon stop. Il est à noté que pour les eucaryote, cette tache est plus difficile en raison du nombre d'intron présent.
Protéomique
La protéomique est l'étude de l'ensemble des protéine contenue dans une cellules, un organite, un complexe. Elle permet de déterminer la composition en A.A d'une protéine et sont abondance relative.
Un technique de protéomique est :
purification des protéines
clivage par protéase type trypsine
séparation des fraction sur chromatographie liquide
et identification via électro-nébulisation et spectrométrie de masse en tandem de la chromatographie liquide.
Interaction physique entre protéine
définition de l'intéractomique
l'intéractome représente l'ensemble des interaction entre protéines ou entre protéine et autres macromolécules. Cette intéractome est dynamique est variable, contrairement au génome qui reste identique dans toute les cellules d'un même individu
Deux grands types d'intéraction
Interaction physique direct ou indirecte
Interaction fonctionnelle, c'est à dire qu'elle intervienne dans la même réaction physiologique
méthode de détection d’interaction physique protéine-protéine
Le double hybride en levure
Cette technique consiste en l'utilisation du facteur de transcription Gal4 de S.cerevisiae. en modifiant le génome correspondant aux Gal4DB et Gal4AD en les rattachant à une protéine X et pour l'autre Y et en modifiant le gène rapporteur pour qu'il serve de marqueur d’interaction ( résistance à l’absence de histidine). On peut déterminer si une protéine interagit avec une autre protéine.
La co-immunoprécipitation
Le but est de déterminer si il y a une interaction entre deux protéine :
lyse des cellule et récupération des protéines avec un tampon non-dénaturant
ajout de bille possédant des anti-corps à sa surface qui reconnaisse l'un des protéine
centrifugation et précipitation des billes ayant l'un des protéine (immunoprécipitation) et l'autre si interaction ( co-immunoprécipitation)
décrochage des protéines de l'anticorps, dénaturation et utilisation d'anticorps spécifique à la protéine co-immunoprécipité ( western-blot)
OU
spectrométrie de masse, permet d'identifier les protéines mais pas de savoir leur relation exacte si plusieurs protéine intéragissant
Transcriptomique : analyse de l’expression des gènes dans un génome complet
identification de gènes co-régulé par de multiple expérience d'expression
En multipliant les expérience de transcriptomique dans des même condition donné, si l'on observe que un ensemble de gène est actif pour une même condition, par inférence information, on peut en déduire la probabilité que ces gènes soit co-régulé par un même facteurs
analyse du transcriptome par le séquençage haut débit
La encore le but est de déterminer le taux d'expression des gène mais via le séquençage :
production d'ADNc et fragmentation de 200 à 1000 nt par ultrason
ajout d'adaptateur et NGS
alignement sur l'ADN de référence et graphique d'expression des gènes
microalignement d'ADN et évaluation de l'expression de nombreux gènes
Cette technique à pour but de déterminer l'expression des gènes dans une condition donné :
lyse des cellules à condition différentes et extraction des ARNm
purification et retro-transcription des ARNm en ADNc avec des dNTP contenant une molécule fluorescente d'une couleur différente en fonction de la condition testé (voir page 13 syl 2)
mélange et hybridation sur une plaque de silice quadrillé en fonction du fragment d'ADN spotté.
lavage et mesure de la fluorescence. Si couleur mixte, même expression pour les deux condition, si couleur particulière alors expression pour une condition particulière, si noir ou faible couleur, peu ou pas d'expression pour les deux condition
définition de la transcriptomique
La transcriptomique est l'étude de l'expression des gènes dans un type de cellules donnée à un temps donné. Il faut se souvenir que chaque type cellulaire n'exprime qu'une partie de l'ensemble des gènes qu'il possède dans sont noyaux. D’où différentiation cellulaire