TP5 : Notion d’ARN prémessager – épissage alternatif

L’organisme humain compte 26.000 gènes. Les molécules protéiniques sont jusqu’à une centaine de fois plus nombreuses : nos cellules en contiennent environ un demi-million et dans le plasma sanguin on répertorie plus de deux millions de types différents de protéines.

Problème : Comment expliquer ce paradoxe génétique ?

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Q1 : A l’aide des informations du document et des activité précédentes, définir les termes suivants :

  • Intron
  • Exon
  • ARN-prémessager

Q2 : Expliquer comment un seul gène est capable de synthétiser plusieurs protéines différentes.

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Activité 1 : Trouver une hypothèse

Hybridation de l’ADN du gène de l’ovalbumine de poule et de son ARN messager (ARNm)

Dans un tube à essai, la molécule d’ADN du gène de l’ovalbumine de poule est chauffée, ce qui sépare ses deux brins. On ajoute ensuite l’ARNm (simple brin) correspondant à ce même gène. L’ARN peut alors établir des liaisons faibles avec l’un des brins d’ADN du gène (le brin transcrit) quand sa séquence de nucléotides lui est complémentaire : on dit que l’ADN et l’ARN s’hybrident. Les molécules hybrides ADN/ARN sont ensuite observées au microscopique électronique à transmission (MET).

Gène humain Insuline Collagène Dystrophine
Taille de l’ARNm  (en% de la taille de l’ADN du gène correspondant)

32%

18%

0,7%

  • Q : A partir des deux documents précédents, formuler une hypothèse pour expliquer la différence de taille entre l’ARNm et le gène.

Activité 2 : Étude de l’expression du gène codant pour l’hormone de croissance GH1

Consigne : Utilisation du logiciel Anagène

  • Ouvrir le fichier GH1.edi
  • Q1 : Comparer simplement la séquence du gèneGH1.ADN avec l’ARN-prémessager. Que peut-on constater quant à la transcription du gène GH1 en ARN-prémessager?

Un « dotplot » est une comparaison graphique entre deux séquences différentes. Les portions qui sont identiques dans les deux séquences apparaissent alors en rouge, les autres couleurs signifiant que les nucléotides ne sont pas les mêmes.

  • Q2 : Comparer en choisissant la fonction « dotplot » d’Anagène l’ARN-prémessager avec la version1 de l’ARNm, préciser le nombre de portions d’ARN-prémessager conservées dans la version1 de l’ARNm. Préciser la position et donc la taille des séquences conservées.
  • Q3 : Faire de même entre l’ARN-prémessager et les autres versions de l’ARNm.
  • Q4 : En vous aidant du document 2 p.60, schématiser à l’échelle la correspondance entre l’ARN-prémessager et les différentes versions d’ARNm dans le cas du gène GH1. (utiliser l’échelle suivante : 1cm correspond à 100 nucléotides)

Activité 3 : Un gène, neuf protéines

La tropomyosine est un des constituants du cytosquelette (ensemble de filaments qui donnent leur forme aux cellules). Toutes les cellules (fibres musculaires, neurones…) n’ont pas la même tropomyosine. Il existe au moins neuf formes de tropomyosine alpha. Ces neuf protéines différentes sont pourtant le résultat de l’expression d’un seul gène. Ce gène est constitué de 15 exons dont 5 sont présents dans toutes les formes de la tropomyosine. Les autres exons sont éliminés ou bien retenus alternativement au cours de l’épissage. Les introns sont représentés en gris.