Qu’est-ce que la génomique ?
Différence entre la génomique structurale et fonctionnelle?
La génomique est la branche de la génétique consacrée à l’étude de génomes entier. Deux types :
- Génomique structurale : se concentre sur la nature physique des génomes entiers (séquences, relations phylogéniques, haplotypes, gènes reliéss sur chromosomes, etc), et c’est une technique encore récente.
- Génomique fonctionnelle : se concentre sur le mode d’expression des gènes (transcirptome) et l’ensemble des protéines codées par ces gènes (protéomes, secrétomes, etc). Permet de retracer l’évolution, moment de divergence, etc.
Quelle approche de séquençage proposée par Craig Venter permit le séquençage du génome humain en 2003?
Est-ce que cette approche est encore valide pour séquencer les génomes actuellement?
L’approche shotgun : fragments d’ADN pris aléatoire (séquencer le plus possible plus rapidement)
Oui encore valide, car plus rapide et coûte moins chère.
Quelles avancées technologiques ont consolidé l’approche shotgun proposée par Craig Venter?
Meilleurs modèles de séquenceurs et algorithmes bioinformatiques
Quelles sont les étapes requises pour l’approche de séquençage shotgun?
- Fragmentation aléatoire en millions de fragments d’ADN génomique (pas un seul génome, échantillon de culture bactérienne par exemple).
- Clonage des fragments aléatoires dans une banque d’ADN.
- Séquençage du plus grand nombre de fragments possible, choisis au hasard.
- Assemblage virtuel, donc fragments tous numériques, des séquences qui se chevauchent en “contigs” (séquences contigües).
- Séquençage des trous.
Qu’est-ce qu’une banque d’ADN?
Collection de fragments physique d’ADN provenant d’un individu, d’un échantillon ou d’une espèce.
Chaque fragment d’ADN est inséré dans un vecteur commun: la portion constante du vecteur sert d’ancrage pour l’amorce de séquençage.
Comment détermine-t-on la séquence des « trous » entre les contigs laissés dans un séquençage génomique?
Les “trous” sont comblés en utilisant :
- Séquence davantage les fragments pour avoir plus de chevauchements.
- Des séquençages ciblés (ex.: avec PCR) pour relier les contigs.
Suite à l’obtention de la séquence brute du génome d’un organisme, comment procède-t-on pour identifier les gènes?
On utilise des outils bioinformatiques qui prédisent les gènes à partir de signaux(codons de départ/arrêt, sites d’épissage, promoteurs).
Dans les eucaryotes, la présence d’introns rend la prédiction plus complexe, donc peut comparer avec des séquences d’ADNc ou d’ARNm connus pour valider les exons.
Quelle est la méthode la plus directe (et la plus populaire) pour identifier les régions codant pour des protéines dans un génome eucaryote?
Le séquençage de l’ADN complémentaire (cDNA) :
1 - l’ARNm + enzyme transcriptase inverse pour faire un duplex d’ARN et ADNc
2 - Synthèse du 2e brin pour donner duplex d’ADNc seulement
3 - Au final, peut faire une banque d’ADNc qui permet séquençage et alignement.
Qu’est-ce que l’ADN complémentaire?
Comment l’obtient-on?
ADN complémentaire (ADNc) = une copie de l’ARNm, ne contient que les séquences d’exons.
Obtenu en alignant les séquences de l’ADNc avec le génome de référence, on peut identifier les exons.
La technologie des « puces à ADN » permet d’analyser quoi?
Méthode : Des sondes d’ADN correspndants chacuns à un gène spécifique sont déposées sur une puce. Puis, on vient séquencer avant de comparer l’expression des gènes avec un laser.
Analyse : La fluorescence mesurée après hybridation indique le niveau d’expression relatif entre deux échantillons (ex. cellule saine vs cancéreuse).
Pouvez-vous donner un exemple d’intérêt de la biologie fonctionnelle?
Permet de bâtir des profils d’expression des gènes pour l’ensemble du génome dans diverses conditions physiologiques.
Ceci permet donc d’identifier les motifs régulateurs responsables d’une expression et d’établir les réseaux régulateurs.
Qu’est-ce que le reséquençage?
= prendre des génomes d’individus déjà séquencés et les comparer avec modèle, a explosé depuis 2009 (coût réduit, meilleur techniques).
Le génome de l’humain et du chimpanzé partagent 100% de genes homologues et diffèrent seulement par environ 3% des séquences, quels sont-ils?
- 1% : changements mononucléotidiques (en nombre de 35 millions).
- 2% : indels
L’humain a un nombre de gènes (~21,000) comparable à celui des plantes et des poissons et le double de celui des insectes ou des vers. Nommer la raison entre la complexité des organismes et le nombre de gènes.
= épissage alternatif et réseaux régulateurs (mécanismes qui décident quels gènes sont activés ou non).
Pouvez-vous nommer ce qu’étudie la biologie structurale?
= La biologie structurale est la branche de la biologie qui étudie la structure et l’organisation spatiale des macromolécules biologiques (ex.: protéines, acides nucléiques, glucides).
Qu’est-ce que la biologie des systèmes
= Domaine où on veut être capable d’intégrer le plus possible d’info venant de la métabolimique et génomique fonctionnelle
On dit qu’il est beaucoup plus facile d’identifier les portions codantes pour des protéines de génomes procaryotes que de génomes eucaryotes en général, pourquoi selon vous?
Procaryotes = pas d’introns
Quelle approche pourrait-on utiliser pour rapidement identifier les régions codantes pour des protéines dans un génome procaryote?
Gènes procaryotes = pas d’introns, donc possible d’identifier les séquences codantes directement dans la séquence d’ADN grâce aux cadres de lecture ouverts.
