Introduction Les chromosomes de bactéries, de virus et de cellules eucaryotes c

Introduction Les chromosomes de bactéries, de virus et de cellules eucaryotes contiennent des morceaux d'ADN qui se déplace le long du génome. Ce déplacement est appelé transposition. Les séquences d'ADN porteuses des gènes nécessaires à ce processus et donc capables de se mouvoir le long des chromosomes sont des éléments transposables ou transposons. Contrairement à d'autres mécanismes qui réorganisent l'ADN, la transposition ne requiert pas des zones étendues d'homologie entre le transposon et son site de destination (recombinaison illégitime). Les éléments transposables furent découverts par Barbara MCCLINTOCK en 1951 au cours des ses études de la génétique du mais, une découverte qui lui valut le prix Nobel en 1983. A tnpA inh TnpA = OrfAB orfAorfB tnpA (IS3) B IS XX IS C restnpR tnpA XXXX tnpRrestnpA XXXX D IRLintant tnsE tnsD tnsC tnsB tnsAIRR Tn7 Transposons non composites Transposons composites IS Transposons composites Deux IS suffisamment proches l’une de l’autre peuvent agir de concert etmobiliser le segment d’ADN qu’elles encadrent. Ces structures sont appe-lées transposons composites. Les IS peuvent être en orientation directe ou inverse. Très souvent, seule l’une des deux IS du transposon code pour une transposase fonctionnelle, l’autre codant souvent pour un régu-lateur de la transposition. C’est le caschez Tn5 et Tn10 [5]. Le segment d’ADN encadré par les IS n’inter- vient pas dans la transposition et peut coder pour n’importe quelle fonction. Le plus souvent, il s’agit de gènes de résistance aux antibiotiques (kanamycine chez Tn5, tétracycline chez Tn10 ou chloramphénicol chez Tn9), ou de gènes cataboliques comme chez Tn3411 (catabolisme du citrate) ou Tn5280 (catabolisme du trichlorobenzène). Notons finale-ment, qu’un même couple d’IS peut border des segments d’ADN d’origi-ne différente, formant différents transposons composites. C’est le cas de IS1071 qui se retrouve sur diffé-rents transposons cataboliques [13] ou de IS1 dont deux copies flan-quent un gène de résistance au chlo- ramphénicol dans Tn9 et celui d’une entérotoxine dans Tn1681. Transposons non composites Les transposons non composites se caractérisent par l’absence d’IS à leurs extrémités. La plupart d’entre eux sont apparentés par leur transpo- sase [14] et par leurs séquences ter- minales de 35 à 48 pb, répétées en orientation inverse et reconnues par la transposase. Ces transposons ont des tailles variables (jusqu’à 70 kb dans le cas de Tn4651). Ils contien- nent des informations génétiques essentielles à la transposition et des informations dites « auxiliaires » qui peuvent être des gènes cataboliques (Tn4651) ou des gènes de résistance aux antibiotiques (Tn3, Tn1721). Comme nous le verrons plus loin, ils utilisent pour la plupart un mode réplicatif de transposition engen- drant des co-intégrats. La plupart de ces éléments codent pour une trans- posase (TnpA) et une résolvase (TnpR). Cette seconde recombinase catalyse une recombinaison spéci- fique du site entre deux copies de l’élément, ce qui résout les co-inté- grats et achève la transposition. Tn7 appartient à une famille de transposons non composites qui se démarque par la nature de son systè- me de transposition. Il fait intervenir les produits de 5 gènes (tnsA, B, C, D, E). La transposase peut se composer des protéines TnsA, B, C et E. Elle dirige alors la transposition de l’élé- ment vers des sites d’insertion aléa- toires. Lorsqu’elle se compose des protéines TnsA, B, C et D, elle cataly- se la transposition en un site unique, attTn7, localisé près de l’origine de réplication de la bactérie hôte [5]. Figure 1. Structure des éléments transposables. A. Séquences IS. Les triangles noirs représentent les sé- quences terminales en répétition in- verse (IR). Les IS existent sous une for- me simple portant uniquement le gène de la transposase (tnpA), ou sous une E IR IR TTraTra/TTra int xis 28 F O1 O2 O3 tetM leader p60 oriTmbeA att L c ner A B gènes tardifs att R L1 G L2 L3 R3 R2 R1 Pant CassetteIntégron antintattI Pant int attI ant Intégrons Mu Tn916 forme contenant un cadre de lecture qui code pour tnpA et pour inh, ver- sion tronquée de tnpA agissant com- me inhibiteur de la transposition. Dans la famille IS3, la transposase (OrfAB) résulte d’un déphasage programmé de la traduction entre deux cadres ou- verts de lecture qui codent pour une protéine régulatrice de la transposition (OrfA) et une protéine de fonction in- connue (OrfB). B. Transposons compo- sites. La séquence interne (notée XX) des transposons composites, conte- nant des gènes de résistance aux anti- biotiques ou aux métaux lourds, ou des gènes cataboliques, est localisée entre deux IS. C. Transposons non composites. tnpA et tnpR codent respectivement pour la transposase et la résolvase. Les boîtes rouges indiquent le site d’action de la résolvase (res) et les triangles aux extrémités, les IR, sites d’action de la transposase. On distingue deux types de structure se- lon la position relative de tnpA et tnpR. D. Tn7. Les flèches représentent les gènes de la transposase. IRL, IRR : séquences terminales en répétition inverse. int, ant : gènes de l’intégron contenu dans ce transposon. E. Tn916. Ce transposon conjugatif porte 22 orfs, dont les gènes de l’intégrase et de l’ex- cisionase int et xis (en noir), le gène tetM de résistance à la tétracycline et sa séquence leader (en rouge), trois orfs (en rose) présentant respective- ment des similitudes avec un gène qui code pour une sous-unité 28 de l’ARN-polymérase, une protéine de surface (p60) et une protéine impli- quée dans le transfert conjugatif (MbeA). Les régions nécessaires à la translocation, la conjugaison ou les deux sont indiquées par : T, Tra, Tra/T ; oriT : origine de transfert. Chaque ex- trémité du transposon porte une IR. prenant en compte que les régions im- pliquées dans la transposition. A, B, c, ner : gènes codant pour la transposase (pA), la protéine activatrice de la trans- posase (pB) et les répresseurs Repc et ner. c et ner sont séparés par une région régulatrice contenant les opérateurs O1, O2 et O3 (en rouge) qui, chez le prophage, sont liés au répresseur Repc. O1 et O2 constituent la séquence IAS, activa- trice de la transposition. Les extrémités attL et attR du phage contiennent chacune 3 motifs similaires de 22 pb (L1, L2, L3 et R1, R2, R3) (flèches noires) reconnus par la transposase. G. Intégrons. L’intégron, constitué d’un gène int (rec- tangle blanc) codant pour l’intégrase, d’un site d’action de l’intégrase (attI) (rectangle rouge) et d’un promoteur (pant), est représenté séparé ou associé à une cassette (rectangle bistre). Celle-ci contient des gènes de résistance aux anti- biotiques (ant) et l’élément de 59 paires de base utilisé comme site de recombinaison pour l’intégration (carré noir). les transposons de cette famille contiennent un intégron qui, comme nous le verrons plus loin, leur per- met de piéger des informations génétiques auxiliaires, principalement des gènes de résistance aux antibiotiques [15, 16]. Transposons conjugatifs Les transposons conjugatifs (TnC) sont des éléments chimériques qui cumulent les propriétés d’intégration des bactériophages et les propriétés de transfert des plasmides conjuga- tifs. Les TnC ont initialement été identifiés comme agents responsables de la dispersion des résistances aux antibiotiques chez les bactéries à Gram positif en milieu hospitalier [17]. Cependant, la description récente de nouveaux éléments de ce type, chez Bacteroides [18] et Salmonel- la [19], suggère qu’ils existent aussi chez les bactéries à Gram négatif. Tn916, le TnC le mieux caractérisé, a largement contribué à notre compré- hension de la structure et de la mobi- lité des éléments de ce type. Ils peu- vent exister sous deux formes : l’une linéaire intégrée au génome de l’hôte, et l’autre circulaire libre, qui est vraisemblablement la forme conjugative [17, 20]. Tous les TnC portent un gène int. Généralement localisé à l’une des extrémités de l’élément, il code pour une intégrase qui catalyse l’excision et l’intégration de la forme circulaire du transposon. Les TnC comportent, en outre, une batterie de gènes impliqués dans le transfert conjugatif et une origine de transfert qui ne présentent pas de similitude avec les systèmes de trans- fert plasmidiques [17, 18] si ce n’est dans le cas du transposon biphényle Tn4371 dont deux gènes de transfert au moins sont apparentés à ceux des plasmides de groupe IncP [21]. Notons finalement que chez les TnC, la présence de séquences IR aux extrémités est fréquente, mais pas générale. Bactériophages transposables : cas du phage Mu Mu (pour « mutateur ») est le plus connu d’un petit groupe de phages tempérés transposables aussi appelés phages mutateurs en raison des mutations créées lorsqu’ils s’intè- grent au hasard dans le génome de la bactérie hôte [22]. Intégré, Mu peut persister sous forme de propha- ge latent, comme tout phage tempé- ré. Son intégration est une transposi- tion, dans laquelle n’est impliquée qu’une petite partie de son génome : les deux extrémités attL et attR, et deux gènes codant respectivement pour une transposase (pA) et une protéine activatrice de la transposi- tion (pB) (figure 1). A l’état de pro- phage, la transcription de ces deux gènes est réprimée par un répres- seur, lui-même codé par le phage. Lorsque le phage rentre en phase lytique, la transcription des gènes viraux est uploads/Marketing/ transpo-sons 1 .pdf

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• Publié le Aoû 20, 2021
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