Trouver des séquences virales dans le génome humain

Concept pédagogique

Notre ADN est truffé de séquences d'autres organismes (virales notamment mais aussi bactérienne, etc.) :

a) Certains gènes humains (nécessaires ) sont d'origine virale (les HERV dont ERVW1)

b) ce gène se retrouve chez plusieurs autres espèces mais d) seulement proches phylogénétiquement

Les faire trouver par les élèves peut les aider à éprouver l'ampleur des transferts horizontaux, la grande perméabilité de notre ADN à travers le temps, sur les mécanismes qui maintiennent l'unicité des espèces malgré les forces divergentes.

Cela pourrait aussi fonder la discussion sur les effets possibles d’absorber des gènes étrangers dans le débat sur les OGM

d) L'analyse du génome humain a révélé, entre autres, que 8 à 10 % de la séquence du génome est d'origine virale ! ...alors que seulement ~1.5 % de la séquence du génome 'code' pour des protéines !

Les séquences d'ADN virales sont des vestiges de l'infection, datant de plusieurs millions d'années, des cellules germinales de nos ancêtres primates par des virus appelés 'rétrovirus'. La plupart de ces séquences sont inactives: elles ont subi des modifications les rendant incapables de coder pour la moindre protéine.

Procédure

Rétrovirus endogènes produisant des protéines

Complément d'info : Certaines séquences de rétrovirus endogènes sont 'actives' et produisent des protéines 'fonctionnelles' (Exemple les rétrovirus HERV -> gène ERVW1)

Liste des protéines humaines connues produites à partir des séquences des rétrovirus endogènes 'HERV' dans UniProtKB.

Complément d'info : Parmi les protéines humaines produites par des séquences virales intégrées dans le génome humain, on trouve les syncytines (syncytin).

Ces protéines ont des propriétés fusiogènes (vestiges des gènes 'env') et joueraient un rôle dans la formation du placenta. Elles auraient également des propriétés immunosuppressives, essentielles pour une interface mère-enfant (Dossier La Recherche XI 010).

a) Localiser le gène de la syncytine dans le génome humain

Localiser le gène de la syncytine (appelé ERVWE1) sur le génome humain à l'aide de GDV (selon scénario ici)

• Résultat: Le gène codant pour la syncytine (ERVWE1) se trouve sur le chromosome 7 solution ici

b) Trouver les protéines similaires à la syncytine humaine chez d'autres espèces

Complément d'info : BLAST permet de comparer la séquence d'une protéine avec des millions d'autres séquences contenues dans une banque de données et de retrouver celles qui lui ressemblent le plus.

A partir de l'entrée UniProtKB correspondant à la syncytine humaine Q9UQF0 Syncytin humaine

• Cliquer sur l'onglet BLAST
• Cliquer sur 'Default'
• Cliquer sur le bouton 'Blast' BLAST trouve plusieurs gènes chez d'autres espèces avec une E-value très basses (cf donc des similitudes très significatives : cf figure ci-contre

Alignement des protéine similaires obtenu par BLAST de la syncytine humaine sur UniProt

Complément d'info : Le rétrovirus à l'origine des syncytines aurait été 'intégré' par un ancêtre primate, il y a 45 à 70 millions d'années. La syncytine n'est retrouvée que chez les descendants de ces primates (les simiens).

• Trouver les protéines virales les plus similaires à la syncytine humaine et notez le nom de l'espèce concernée.

Complément d'info : L'ancêtre du gène de la syncytine est le gène viral 'env'. Les syncytines ont 'récupéré' les propriétés fusiogènes des gènes viraux 'env'.

c) Comparer les séquences des protéines similaires à la syncytine humaine

• A partir des résultats du Blast sur UniProt
• Sélectionner des protéines similaires de différentes espèces (mammifères et virus)
• Dans la barre verte qui apparaît en bas de l'écran, cliquez sur 'Clear, puis sur 'Align'
• Visualiser ainsi les différences et les similitudes entre les différentes séquences en acides aminés.
• Pour mieux voir les similarités: cliquer sur 'Similarity'.

Exemples:

• Comparer (aligner) les séquence de l'homme et du chimpanzé
• Comparer (aligner) les séquence de l'homme et du Baboon endogenous virus

d) Localiser des séquences d'origine virale dans le génome humain

Les vestiges des génomes des rétrovirus endogènes peuvent contenir 3 gènes viraux typiques:

• env (code pour des protéines 'envelope' 'fusiogènes' permettant la fusion entre le virus et la cellule cible)
• pol (code pour une polymerase impliquée dans la réplication de l'ADN du virus)
• gag (code pour les protéines de la capsides du virus).
• chercher ces différents 'gènes' (devenus inactifs pour la plupart) dans le génome humain

Remarque: il n'existe pas de nomenclature officielle pour ces séquences d'origine virale. Le résultat de la recherche n'est pas précis ni exhaustif, mais permettra d'éprouver que les vestiges de ces séquences virales sont répartis dans tout le génome humain, sur les différents chromosomes.

Ouvrir BLAT un autre genome Viewer ici introduire le nom du gène que vous souhaitez localiser dans le génome humain (env, pol, ou gag...)

Résultats (pas encore mis à jour) :

• Résultat
• Localisation des vestiges des gènes 'env' sur le génome humain: à trouver sur GDV car mapviewer ne marche plus 'env'
• Localisation des vestiges des gènes 'gag' sur le génome humain: à trouver sur GDV car mapviewer ne marche plus 'gag'
• Localisation des vestiges des gènes 'pol' sur le génome humain: à trouver sur GDV car mapviewer ne marche plus 'pol'

Voir aussi

• Virusite : recense et permet d'accéder aux génomes de virus
  • p. ex. pour SARS-CoV-2 :
    • on accède à la Séquence format FASTA et sa visualisation graphique dans GDV
    • L'ensemble des séquences actuellement répertoriées : cliquer FASTA ou GRAPHICS pour visualiser dans GDV

Scénarios pédagogiques où il peut s'intégrer

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