1 / 58

Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ

Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ. Michaël Bekaert. Université Pierre et Marie Curie Directeur de thèse : Jean-Pierre Rousset Institut de Génétique et Microbiologie. La levure Saccharomyces cerevisiae. P. A. E. La traduction.

fennella-peppard
Download Presentation

Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ Michaël Bekaert Université Pierre et Marie Curie Directeur de thèse : Jean-Pierre Rousset Institut de Génétique et Microbiologie

  2. La levure Saccharomyces cerevisiae

  3. P A E La traduction Un messager, un polypeptide ARNt ribosome ARNm CAU AUG GAU UAC AUG GUC UAA GAU

  4. P A E La traduction Un messager, un polypeptide CAU AUG GAU UAC AUG GUC UAA GAU

  5. P A E La traduction Un messager, un polypeptide CAU AUG GAU UAC AUG GUC UAA GAU

  6. P A E La traduction Un messager, un polypeptide CAU AUG GAU UAC AUG GUC UAA GAU

  7. P A E La traduction Un messager, un polypeptide CAU AUG GAU UAC AUG GUC UAA GAU

  8. P A E La traduction Un messager, un polypeptide CAU AUG GAU UAC AUG GUC UAA GAU

  9. P A E La traduction Un messager, un polypeptide CAU AUG GAU UAC AUG GUC UAA GAU

  10. P A E La traduction Un messager, un polypeptide CAU AUG GAU UAC AUG GUC UAA GAU

  11. P A E La traduction Un messager, un polypeptide CAU AUG GAU UAC AUG GUC UAA GAU

  12. P A E La traduction Un messager, un polypeptide CAU AUG GAU UAC AUG GUC UAA GAU

  13. Le recodage Translecture Décalage de phase de lecture en -1 Décalage de phase de lecture en +1 Saut de ribosome

  14. Pourquoi des virus et des transposons ? • Vestige d’un monde à ARN… • Compacité des génomes • Biais des analyses Le recodage Un messager, deux polypeptides • Dépend de séquences et de structures sur l’ARNm • Observé principalement dans des petits éléments génétiques autonomes (virus et transposons)

  15. Le décalage de phase de lecture en -1 Recherche de sites de décalage de phase de lecture dans les génomes • Développer des outils d’identification d’événements de recodage eucaryote • Caractériser le décalage de phase de lecture en -1

  16. rev nef vpr vpu tat gag LTR LTR .. pro vif env pol int Le décalage de phase de lecture en -1 Virus HIV ARNm

  17. Le décalage de phase de lecture en -1 gag pol Protéine Gag-Pol 5% Protéine Gag 95%

  18. 1000 2000 3000 4000 +1 0 -1 1000 2000 3000 4000 Heptamère Brilerly, 1993 X XXY YYZ Le décalage de phase de lecture en -1 Site canonique de décalage de phase de lecture Modèle Jacks et Varmus, 1985 et 1988

  19. Nouveaux gènes Mécanisme Impact del’environnement Levure Transposons Modélisation Espaceur Virus HMM Site E Similarité Les expériences Décalage de phase de lecture en -1

  20. Décalage de phase de lecture en -1 Mécanisme Impact del’environnement Transposons Modélisation Espaceur Aujourd’hui Nouveaux gènes Levure Virus HMM Site E Similarité

  21. 1000 2000 3000 4000 +1 0 -1 1000 2000 3000 4000 Le décalage de phase de lecture en -1 Recherche de sites de décalage de phase de lecture dans les génomes Recherches à partir de ce modèle Hammell et al.,1999 Liphardt,1999

  22. Le décalage de phase de lecture en -1 Deux approches complémentaires • Modèle pas assez précis (ou incomplet) • Affiner le modèle • Modèle trop rigide (mécanismes différents ou dégénérés) • Approche sans a priori sur le mécanisme

  23. Le décalage de phase de lecture en -1 Affiner le modèle • Identifier de nouveaux attributs • Composition de l’espaceur • Dissymétrie entre un appariement C-G et G-C (Bekaert et al., Bioinformatics, 2003)

  24. S2 3’ L1 L’1 S1 L2 5’ X XXY YYZ SP P Le décalage de phase de lecture en -1 Recherche basée sur le modèle affiné

  25. NNN N AUG NN XXX YYY Z Le décalage de phase de lecture en -1 Rechercher un heptemère

  26. Le décalage de phase de lecture en -1 Rechercher un pseudonoeud

  27. S2 3’ L1 L’1 S1 L2 5’ X XXY YYZ SP P Le décalage de phase de lecture en -1 Affiner le modèle

  28. Retroviridea Betaretrovirus Retroviridea Alpharetovirus Mason-Pfizer monkey virus Simian type D Enzootic nasal tumor virus Rous sarcoma virus Retroviridea Deltaretrovirus Mouse mammary tumor virus Retroviridea Lentivirus Bovine leukemia virus Visna virus Human T-cell lymphotropic virus 2 Feline immunodeficiency virus Simian T-cell lymphotropic virus 1 Equine infectious anemia virus Human T-cell lymphotropic virus 1 Human immunodeficiency virus 2 Simian immunodeficiency virus Luteoviridae Luteovirus Simian retrovirus type 2 Barley yellow dwarf virus-PAS Human immunodeficiency virus 1 Cereal yellow dwarf virus-RPV Luteoviridea Polerovirus Potato leafroll virus Turnip yellows virus Cucurbit aphid-borne yellows virus Totiviridae Totivirus L-A virus Giardia virus Pea enation mosaic virus 2 Groundnut rosette virus Trichomonas vaginalis virus II Totiviridae Giardiavirus Carrot mottle mimic virus Umbravirus Human astrovirus Red clover necrotic mosaic virus PRRSV Human coronavirus Cocksfoot mottle virus Astroviridea Mamadtroviruss Murine hepatitis virus SARS Tombusviridea Dianthovirus Avian infectious bronchitis virus Arteriviridae Arterivirus Coronaviridae Coronavirus Le décalage de phase de lecture en -1 Valider des sites putatifs (Bekaert et al.,Mol Cell, sous presse) Retrovirus Virus à ARN double brin Virus à ARN positif

  29. +1 0 -1 Région de décalage lacZ luc b-galactosidase b-galactosidase-luciférase Le décalage de phase de lecture en -1 pAC99 : évaluation in vivo

  30. Le décalage de phase de lecture en -1 Plus de virus Virus Heptamère Décalage BChV .cC GGgAAAu gGa. 15,8%±2 BLV gag/pro .UC aaAAAAC Uaa. 8,1%±1 BWYV .UC GGgAAAC gGG. 12,0%±1 BYDV .gu GGguuuu UaG. 12,2%±1 CABYV .UC GGgAAAC gGG. 17,5%±1 EIAV .cC aaAAAAC gGG. 7,0%±1 FIV .UC GGgAAAC UGG. 9,0%±1 HIV1 .aa uuuuuua gGG. 6,0%±1 IBV .Ua uuuAAAC gGG. 19,3%±1 L-A .ca GGguuua gGa. 10,0%±1 L-BC .Uu GGauuuu cGu. 13,0%±2 LDV .gC uuuAAAC UGc. 13,1%±1 MMTV gag/pro .UC aaAAAAC UuG. 20,2%±2 PEMV1 .UC GGgAAAC gGa. 31,0%±2 PLRV .cC GGgAAAu gGG. 19,0%±1 PLRV-W .cC uuuAAAu gGG. 17,8%±2 PRRSV .Ug uuuAAAC UGc. 15,7%±1 SARS .Uu uuuAAAC gGG. 10,3%±1 ScYLV .ca GGgAAAu gaG. 0,7%±0 SRV1 gag/pro .ca GGgAAAC gGa. 13,0%±2 Pseudo-consensus UC GGGAAAC GGG Profil HMM

  31. Le décalage de phase de lecture en -1 Identifier de nouveaux virus 1500 génomes profil HMM 285 candidats inspection manuelle • pas dans la bonne phase • pas de structure secondaire 74 séquences

  32. 80 60 Chi2 40 20 0 -9/-10 -8/-9 -7/-8 -6/-7 -5/-6 -4/-5 -3/-4 -2/-3 -1/-2 dinucléotide Le décalage de phase de lecture en -1 biais nucléotidique

  33. Le décalage de phase de lecture en -1 Dinucléotide en amont du site glissant

  34. 25% 20% 15% 10% 5% 0% AA AC UA UC UG UU AG AU CA CC CG CU GA GC GG GU Le décalage de phase de lecture en -1 Dinucléotide en amont du site glissant Taux décalage de phase dinucléotide

  35. 180° O O H N H HN HN 1 5 O O O O 5 1 P P O N O - O - O O CH CH O 2 2 O O HOH H+ OH O OH OH O uridine pseudouridine () 38-39 Y Y Pus3p (Lecointe et al, 1998) Le décalage de phase de lecture en -1 Propriété de Pus3p Réaction catalysée par Pus3p

  36. 25% WT 20% pus3 15% 10% 5% 0% CG GA UA UC Le décalage de phase de lecture en -1 Effet de l’absence de pseudouridine en position 39 taux de décalage de phase dinucléotide

  37. P A E Le décalage de phase de lecture en -1 Et le site E ?

  38. La traduction Influence de l’ARNt au site E sur la traduction Adapté de Frank et al., 1999

  39. Le décalage de phase de lecture en -1 Un site de décalage de phase étendue… • Influence de la pseudouridine sur le l’ARNt au site E • L’ARNt est éjecté prématurément ? • L’ARNt reste? • Influence de l’ARNt au site E • Influence la phase d’accommodation au site A ? • Déstabilise l’ARNt au site P ?

  40. Le décalage de phase de lecture en -1 Affiner le modèle : mécanisme • Influence de la modification Y39 de l’ARNt au site E • Impact sur la fidélité de la traduction

  41. Le décalage de phase de lecture en -1 Affiner le modèle : bioinformatique • Identifier de nouveaux attributs • Composition de l’espaceur • Dissymétrie entre un appariement C-G et G-C • Site E / Dinucléotide en amont de l’hepamère

  42. Le décalage de phase de lecture en -1 Approches sans a priori sur le mécanisme • Regarder le décalage de phase sous un angle différent • sans a priori sur le site de décalage lui-même • définition génomique • Fonctionnel • Linguistique/statistique • Identifier de nouveaux sites

  43. Découpage du génome Stockage des séquences HMM Motifs Classement RT-PCR Evaluation in vivo Le décalage de phase de lecture en -1 Implémentation

  44. Le décalage de phase de lecture en -1 Quelques outils (Bekaert et al., Bioinformatics, soumis)

  45. 22 445 régions chez S. cerevisiae Genbank – rel. 27/10/2002 10 régions chez le virus L-A Genbank – rel. 03/08/2002 Le décalage de phase de lecture en -1 Découpage START STOP1 STOP2 STOP3 phase 0 ORF0 ORF-1 phase -1 > 99 nt > 99 nt > 150 nt

  46. Le décalage de phase de lecture en -1 Motifs START STOP1 STOP2 STOP3 ORF0 ORF-1 Motif protéique ? Motif protéique ? 84 régions chez S. cerevisiae 1 région chez le virus L-A Banques de motifs: Interpro 7.0 Application: GenRecode

  47. Le décalage de phase de lecture en -1 Modèle de Markov 0 -1 0 -1

  48. Le décalage de phase de lecture en -1 Modèle de Markov 0 -1 0 -1

  49. 21000 400 300 Nombre de régions 200 ≥0.95 100 0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 probabilité Le décalage de phase de lecture en -1 Classement 110 régions chez S. cerevisiae 1 région chez le virus L-A Probabilité de déphasage > 95%

  50. 105 5 79 Le décalage de phase de lecture en -1 Vers de nouveaux sites eucaryotes : synthèse HMM • Le site du virus L-A est retrouvé • Identification de 189 régions chez S. cerevisiae • Classement des candidats Motifs

More Related