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Usage du code génétique, variabilité environnementale et expression des gènes

M1/M2

Projet de M1/M2

Usage du code génétique, variabilité
environnementale et expression des gène
s

Marc Bailly-Bechet

Laboratoire Biométrie et Biologie Évolutive, Univ. Lyon I

Mots-clefs : Biais d’usage du code, transcriptomique, génomique, classification

Contexte du projet

Le biais d’usage du code (ou biais de codons) est défini comme l’usage
préférentiel chez un organisme de certains triplets d’ADN, ou codons par
rapport à leurs synonymes. Par exemple, le codon AAA, qui est l’un des
deux codons synonymes de l’acide aminé lysine, voit sa fréquence relative d’utilisation varier, sur l’ensemble des séquences codantes, de environ 1% chez Anaeromyxobacter dehalogenans et plus de 90% chez Buchnera aphidicola.
Ce biais a des causes multiples qui ont été très étudiées. En particulier,
le biais de codons des gènes fortement exprimés est relié aux concentrations dans les ARNt cellulaires : en premières approximations plusieurs codons synonymes peuvent être traduits par plusieurs ARNt différents, et dans les gènes fortement exprimés la fréquence d’usage de chaque codon sera proportionnelle à la concentration cellulaire en ARNt capables de le traduire. D’autres causes, telles que le contenu du génome en GC ou la longueur des gènes, influent sur le biais d’usage du code.
L’hypothèse de travail sur laquelle se base ce stage est que le contenu
cellulaire en ARNt peut varier en fonction des conditions environnementales, et donc que le biais d’usage du code optimal (qui correspond aux concentrations présentes en ARNt dans la cellule) est également variable. Les mesures de concentration d’ARNt étant difficiles à réaliser, on travaillera sur des données globales d’expression des gènes, et à partir de ces données d’expression on cherchera à savoir si le biais de codons de gènes exprimés dans différents environnements (ou à différents moments d’une série temporelle) varie en fonction de ces conditions.

Méthodologie

À partir de données d’expression à grande échelle trouvées dans des bases de données (pour différents organismes, la bactérie E. coli et la levure S. cerevisiae étant deux points de départ), on définira des groupes de gènes co-exprimés dans des conditions données, à l’aide de techniques standards de classification. Ensuite, on comparera l’usage du code génétique dans ces différents groupes. En fonction des résultats, différentes questions pourront être abordées, en fonction des contraintes matérielles et des intérêts de l’étudiant :
liens entre temporalité de l’expression des gènes et usage du code génétique, entre fonction des gènes et niveau d’optimisation des codons “préférés”. . .

Détails pratiques

Le stage aura intégralement lieu à l’université Lyon 1, campus de la Doua, bât. Mendel, au LBBE. Les étudiants intéressés peuvent prendre contact avec Marc Bailly-Bechet par email : marc.baillybechet@gmail.com

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