Relations génotype-phénotype
Mutants thermosensibles
Chez Schizosaccharomyces pombe
TP 1ère S
Objectifs
-Etablir une relation entre génotype (haploïde), phénotype moléculaire et
phénotype cellulaire (taille) chez une levure Schizosaccharomyces, facile
à cultiver et à observer.
-Montrer que l'expression d'un gène peut dépendre d'un facteur
de l'environnement, la température.
Le kit (souches , milieux, notice) qui permet de réaliser le TP est disponible chez Sordalab. Des renseignements , images et fichiers (pour Anagène) sont proposés sur le site de l'INRP.
Données fournies
-
Le
caractère phénotypique cellulaire étudié ici,
la taille de la cellule de Schizo.pombe, dépend de l'expression
de certains
gènes
impliqués dans le déclenchement des phases du cycle cellulaire,
en particulier le gène cdc2 qui joue un rôle-clé pour
l'entrée en phase S et en mitose.
La protéine codée par ce gène cdc2 (pour cell division
cycle) est une enzyme qui catalyse un type de réaction aboutissant à
l'activation de signaux moléculaires indispensables pour un déroulement
normal du cycle cellulaire.
-Les souches
de Schizo.pombe proposées permettent de repérer au microscope
les phénotypes
sauvage [C] de référence, petite taille correspondant à un
mutant du gène cdc2, grande taille correspondant à un autre
mutant du même gène.
L'une des souches mutantes est thermosensible.
L'enzyme codée par la version du gène cdc2 présente chez les mutants ne
peut assurer normalement sa fonction: dans un cas, elle déclenche une mitose
prématurée, le cycle est plus court, la cellule plus petite, dans l'autre
cas, elle ne permet pas le déclenchement de la division, il y a tout de même
croissance, la cellule est de grande taille.
-
La protéine cdc2 de Schizo.pombe n'a pas été modélisée
mais une protéine
homologue humaine qui a la même fonction, codée par
un gène
qui présente
beaucoup de similitudes avec le gène cdc2 de
la levure, a pu
être cristallisée puis étudiée (diagramme
de diffraction de RX) de manière à fournir un
modèle moléculaire en 3D. Voir image.
- Le gène cdc2 a été localisé sur le chromosome II (n
=3) de Schizo.pombe (voir
image), la
séquence de l'allèle"sauvage" ainsi que celle des allèles correspondant aux
souches mutées sont disponibles et peuvent être comparées avec le logiciel Anagène.
Travail à effectuer
par les
élèves (sur 2 séances
de TP)
- Repiquer les 3 souches, tester la thermosensibilité
(38°C) des
mutations (témoin à 21°C).
- Déterminer, après culture et par observation microscopique,
le phénotype
de chacune des souches (à 21°C et à 38°C). Dessiner.
Photographier. Préciser pour chaque souche si la mutation est ou non thermosensible.
- Comparer
les séquences nucléotidiques des allèles du gène cdc2, déterminer les conséquences
des différentes mutations sur la protéine codée (logiciel Anagène).
