| name | genetique-moleculaire |
| description | Compétence niveau ingénieur/docteur en génétique moléculaire. Couvre la structure de l'ADN, la réplication, la transcription, la traduction, le code génétique et la régulation. |
| arxiv_categories | ["q-bio.GN","q-bio.SC"] |
Compétence : Génétique Moléculaire
Présentation
Compétence niveau ingénieur/docteur en génétique moléculaire : ADN, réplication, transcription, traduction, code génétique, régulation, mutations.
1. Structure de l'ADN
Double hélice (Watson & Crick, 1953)
- Paires : A=T (2 H), G≡C (3 H)
- Pas : 10.4 pb/tour, 3.4 nm
- Antiparallèle : 5'→3' et 3'→5'
- Conformations : B (standard), A (déshydraté), Z (gauche)
Organisation
- Nucléosome : ADN 147 pb + octamère histones (H2A, H2B, H3, H4) ×2
- Fibre 30 nm + histone H1
- TAD : domaines topologiques (~1 Mb)
- Télomères : TTAGGG, shelterine
- Centromères : α-satellite, kinétochore
2. Réplication
Fourche de réplication
Hélicase (déroule) → SSB (stabilise) → Topoisomérase (relâche torsion)
Primase → amorce ARN → ADN Pol III/δ/ε (élongation 5'→3')
Brin avancé : continu
Brin retardé : fragments Okazaki → ligase
| ADN Pol | Rôle |
|---|
| Pol III (E. coli) | Réplication principale |
| Pol δ/ε (eucaryote) | Brin retardé/avancé |
| Pol γ | ADNmt |
| Télomérase | TERT + ARN TER → allonge télomères |
3. Transcription
ARN polymérases eucaryotes
| Pol | Produit | α-amanitine |
|---|
| Pol I | ARNr 28S, 18S, 5.8S | Résistante |
| Pol II | ARNm, snoARN | Très sensible |
| Pol III | ARNt, ARNr 5S | Sensible |
Cycle Pol II
- Initiation : TFIID (TBP→TATA) → TFIIA/B/F/E/H → PIC
- Ouverture : TFIIH (XPB/XPD) → bulle ~18 nt
- Élongation : P-TEFb → CTD phosphorylation
- Terminaison : polyA signal (AAUAAA) → clivage → polyA
Maturation ARNm
- Cap m⁷G (5'→5'), Épissage (spliceosome U1/U2/U4/U5/U6), PolyA (~200 A)
- Épissage alternatif : jusqu'à ~100k isoformes humain
4. Code Génétique et Traduction
Code génétique
- 64 codons → 20 AA + 3 stop
- Dégénéré, universel, wobble (3ème base flexible)
Traduction (ribosome)
Initiation : petit ribosome → AUG (Kozak) → grand ribosome
Élongation : EF-Tu/eEF1α → peptidyl transférase → EF-G/eEF2
Terminaison : eRF1/eRF3 → relargage
5. Régulation
Niveaux
| Niveau | Temps | Mécanisme |
|---|
| Chromatine | min-h | Acétylation/méthylation histones |
| Transcription | min-h | Facteurs de transcription |
| Post-transcription | min | Épissage, stabilité ARNm |
| Traduction | s-min | miRNA, uORF |
Code histone
| Modification | Effet |
|---|
| H3K4me3 | Activation |
| H3K9me3 | Répression (HP1) |
| H3K27me3 | Répression (Polycomb) |
| H3K9ac | Activation |
Méthylation ADN
- CpG islands → promoteurs
- DNMT3a/b (de novo), DNMT1 (maintien)
- TET (déméthylation)
6. Mutations
| Type | Effet | Exemple |
|---|
| Silencieuse | Même AA | CCA→CCG (Pro) |
| Faux-sens | AA différent | Glu→Val (drépanocytose) |
| Non-sens | Stop prématuré | |
| Frameshift | Décalage | ΔF508 (CFTR) |
| Expansion | CAG répété | Huntington |
7. Références
- Watson J.D. et al. — Molecular Biology of the Gene (7th ed.)
- Alberts B. et al. — Molecular Biology of the Cell (7th ed.)
- Watson & Crick (1953) — Structure of DNA — Nature
- Lander E.S. et al. (2001) — Human genome — Nature
