Éléments génétiques mobiles - Mobile genetic elements

Les éléments génétiques mobiles ( MGE ) parfois appelés éléments génétiques égoïstes sont un type de matériel génétique qui peut se déplacer à l'intérieur d'un génome, ou qui peut être transféré d'une espèce ou d'un réplicon à un autre. Les MGE sont présents dans tous les organismes. Chez l'homme, environ 50 % du génome serait constitué de MGE. Les MGE jouent un rôle distinct dans l'évolution. Les événements de duplication de gènes peuvent également se produire via le mécanisme des MGE. Les MGE peuvent également provoquer des mutations dans les régions codant pour les protéines, ce qui altère les fonctions des protéines. Ils peuvent également réorganiser les gènes dans le génome de l'hôte. L'un des exemples de MGE dans un contexte évolutif est que les facteurs de virulence et les gènes de résistance aux antibiotiques des MGE peuvent être transportés pour les partager avec les bactéries voisines. Les gènes nouvellement acquis par ce mécanisme peuvent augmenter la forme physique en acquérant des fonctions nouvelles ou supplémentaires. D'un autre côté, les MGE peuvent également diminuer la fitness en introduisant des allèles ou des mutations pathogènes. L'ensemble des MGE dans un organisme s'appelle un mobilome , qui est composé d'un grand nombre de plasmides , de transposons et de virus .

Éléments génétiques mobiles dans la cellule (à gauche) et moyens de les acquérir (à droite)

Les types

  • Plasmides : Ce sont généralement des molécules d' ADN extrachromosomiques circulairesqui se répliquent et se transmettent indépendamment de l'ADN chromosomique. Ils sont présents chez les procaryotes ( bactéries et archées ) et parfois chez les organismes eucaryotes comme les levures . Les plasmides au cours de leur cycle transportent des gènes d'un organisme à un autre par un processus appelé conjugaison . Ils injectent aussi souvent des gènes qui rendent les bactéries résistantes aux antibiotiques .
  • Transposons : Ce sont des séquences d'ADN qui peuvent se déplacer et se répliquer dans différentes parties du génome d'une cellule . Aussi appelés « gènes sauteurs », ils peuvent être transférés horizontalement entre des organismes qui vivent en symbiose . Les transposons sont présents dans tous les êtres vivants et dans les virus géants .
    • Transposons d'ADN : ce sont des transposons qui se déplacent directement d'une position à une autre dans le génome en utilisant une transposase pour couper et coller à un autre locus .
    • Rétrotransposons : ce sont des transposons qui se déplacent dans le génome, étant transcrits en ARN puis en ADN par la transcriptase inverse . Les rétrotransposons sont présents exclusivement chez les eucaryotes .
    • Les rétroposons : ce sont des transposons exclusifs de mammifères qui se déplacent dans le génome, étant transcrits en ADN puis en ARN, sans coder pour la transcriptase inverse.
  • Intégrons : Ce sont des cassettes de gènes qui portent généralement des gènes de résistance aux antibiotiques aux plasmides bactériens et aux transposons.
  • Introns : Les introns des groupes I et II sont des séquences nucléotidiques à activité catalytique qui font partie des transcrits de l'hôte et agissent comme des ribozymes qui peuvent envahir les gènes qui codent pour l' ARNt , l' ARNr et les protéines . Ils sont présents dans tous les organismes cellulaires et virus.
  • Agents viraux : Ce sont principalement des agents acellulaires infectieux qui se répliquent dans les hôtes cellulaires. Au cours de leur cycle infectieux, ils peuvent transporter des gènes d'un hôte à un autre. Ils peuvent également transporter des gènes d'un organisme à un autre au cas où l'agent viral infecterait plus de deux espèces différentes. Traditionnellement, ils sont considérés comme des entités distinctes, mais la vérité est que de nombreux chercheurs qui étudient leurs caractéristiques et leur évolution les appellent des éléments génétiques mobiles. Ceci est basé sur le fait que les agents viraux sont de simples particules ou molécules qui se répliquent et sont transférées entre divers hôtes comme les éléments génétiques mobiles non viraux restants. Selon ce point de vue, les virus et autres agents viraux ne devraient pas être considérés comme des êtres vivants et devraient être mieux conçus comme des éléments génétiques mobiles. Les agents viraux sont liés de manière évolutive à divers éléments génétiques mobiles.
    • Virus : Ce sont des agents viraux composés d'une molécule de matériel génétique (ADN ou ARN) et ayant la capacité de former des particules complexes appelées virions pour pouvoir se déplacer facilement entre leurs hôtes. Les virus sont présents dans tous les êtres vivants. Les particules virales sont fabriquées par la machinerie réplicative de l'hôte pour un transfert horizontal.
    • Acides nucléiques satellites : ce sont des molécules d'ADN ou d'ARN, qui sont encapsidées comme un passager clandestin dans les virions de certains virus auxiliaires et qui dépendent de ceux-ci pour pouvoir se répliquer. Bien qu'ils soient parfois considérés comme des éléments génétiques de leurs virus auxiliaires, ils ne se trouvent pas toujours dans leurs virus auxiliaires.
    • Viroïdes : Ce sont des agents viraux constitués de molécules d'ARN circulaires qui infectent et se répliquent dans les plantes .
    • Elément viral endogène : Ce sont des acides nucléiques viraux intégrés dans le génome d'une cellule. Ils peuvent se déplacer et se répliquer plusieurs fois dans la cellule hôte sans provoquer de maladie ni de mutation. Ils sont considérés comme des formes autonomes de transposons. Des exemples sont les provirus et les rétrovirus endogènes .

Exemples de recherche

Les systèmes CRISPR-Cas chez les bactéries et les archées sont des systèmes immunitaires adaptatifs pour protéger contre les conséquences mortelles des MGE. À l'aide d'analyses génomiques et phylogénétiques comparatives, les chercheurs ont découvert que les variantes CRISPR-Cas sont associées à des types distincts de MGE tels que des éléments transposables. De plus, CRISPR-Cas contrôle les éléments transposables pour leur propagation.

Les MGE tels que les plasmides par transmission horizontale sont généralement bénéfiques pour un organisme. La capacité de transférer des plasmides (partage) est importante dans une perspective évolutive. Tazzyman et Bonhoeffer ont découvert que la fixation (réception) des plasmides transférés dans un nouvel organisme est tout aussi importante que la capacité de les transférer. Les plasmides bénéfiques rares et transférables ont une probabilité de fixation plus élevée, tandis que les éléments génétiques transférables délétères ont une probabilité de fixation plus faible pour éviter la létalité pour les organismes hôtes.

Un type de MGE, à savoir les éléments conjugatifs intergatifs (ICE), est au cœur du transfert horizontal de gènes façonnant les génomes des procaryotes permettant l'acquisition rapide de nouveaux traits adaptatifs.

En tant qu'exemple représentatif d'ICE, l'ICE Bs1 est bien caractérisé pour son rôle dans la réponse SOS globale aux dommages à l'ADN de Bacillus subtilis et également pour son lien potentiel avec la résistance aux radiations et à la dessiccation des spores de Bacillus pumilus SAFR-032, isolées de la salle blanche du vaisseau spatial. installations.

La transposition par des éléments transposables est mutagène. Ainsi, les organismes ont évolué pour réprimer les événements de transposition, et l'incapacité à réprimer les événements provoque des cancers dans les cellules somatiques. Cecco et al. ont constaté qu'à un âge précoce, la transcription des éléments rétrotransposables est minime chez la souris, mais qu'à un âge avancé, le niveau de transcription augmente. Ce niveau d'expression dépendant de l'âge des éléments transposables est réduit par le régime de restriction calorique.

Maladies

La conséquence d'éléments génétiques mobiles peut altérer les schémas transcriptionnels, ce qui conduit fréquemment à des troubles génétiques tels que des troubles immunitaires, le cancer du sein, la sclérose en plaques et la sclérose latérale amyotrophique. Chez l'homme, le stress peut conduire à l'activation transactionnelle des MGE tels que les rétrovirus endogènes , et cette activation a été liée à la neurodégénérescence .

Autres notes

Le total de tous les éléments génétiques mobiles d'un génome peut être appelé mobilome .

Barbara McClintock a reçu en 1983 le prix Nobel de physiologie ou médecine « pour sa découverte des éléments génétiques mobiles » ( éléments transposables ).

Les éléments génétiques mobiles jouent un rôle essentiel dans la propagation des facteurs de virulence, tels que les exotoxines et les exoenzymes , parmi les bactéries. Des stratégies de lutte contre certaines infections bactériennes en ciblant ces facteurs de virulence spécifiques et éléments génétiques mobiles ont été proposées.

Voir également

Les références

Bibliographie