Mécanisme de duplication des gènes de la globine chez l'homme : incompréhension vis à vis de la LTR

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Bonjour,

je me permets de vous demander votre aide concernant un TP de bio-info, en génétique, dont l'objectif, en plus de se familiariser avec la banque de donnée de BLAST, était d'identifier d'ou provient une séquence dont je dispose. Ce TP s'inscrit dans le contexte d'étude des duplications du génôme et des éléments mobiles.

Identification de la séquence

- Je trouve grâce à Blastn, que cette séquence possède 100% de similarité avec une séquence de la LCR de la bêta-globine de l'homme, longue de 8137pb.
- Je constate également qu'une LTR est présente dans cette LCR, entre 2660 et 4349pb.
- Mais aussi, que ma séquence est localisée entre 1121 et 4130pb.

Conclusion : ma séquence fait partie de LCR de la bêta-globine et contient une partie de la LTR présente dans cette LCR.

Mon problème :

Je me mélange les pinceaux depuis plusieurs heures en essayant de comprendre la duplication du gène de la globine et l'apparition de pseudo-gènes :

- Sur la première pièce jointe, je comprends qu'il y a eu un crossing-over inégal et qu'il s'est effectué entre deux séquences LINEs. Ce crossing over a aboutit à la duplication du gène de la globine. Si le crossing-over a eu lieu grâce aux séquences LINEs, c'est parce qu'elles sont répétées dans le génôme, il y a donc de grandes chances pour que des recombinaisons aient lieu entre elles. Cette duplication a entraîné l'apparition d'un second gène gamma, le deuxième étant toujours fonctionnel (ce n'est pas un pseudo-gène).

- Grâce à Blast, j'ai mis en évidence l'existence d'une séquence LTR dans la LCR de la bêta-globine. Mon enseignant a réalisé un schéma expliquant comment on aboutit à une LTRsolo : un crossing over entre les deux LTR d'un même brin d'ADN, aboutissant à une LTR hybride et élimination de la seconde.

En fait, je ne vois vraiment pas ce que fait cette LTR ici..en quoi est elle influente sur l'évolution des gènes de la globine?

Par ailleurs, dois-je considérer que des duplications du gène de la globine ayant aboutit à deux gènes fonctionnels suivent le mécanisme cité plus haut? Que sur le cluster alpha, on avait à l'origine un seul gène alpha, mais que des duplications on engendré l'apparition de nouveaux gènes fonctionnels (alpha1,alpha2, zêta et têta)? Mais que les duplications ayant aboutit à des pseudo-gènes se font via le mécanisme de la deuxième pièce-jointe?
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J'ai ensuite recherché les séquences des gènes Globines du saumon et ai constaté que bien qu'étant localisés sur un même locus , leurs brins-sens se trouvent sur des brins complémentaires. On parle donc de duplication inverse. Celle-ci est-elle également due à un crossing-over inégal?

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Premier élément de réponse concernant la LTR :

Transcription of the human beta-like globin genes in erythroid cells is regulated by the far-upstream locus control region (LCR). In an attempt to define the 5' border of the LCR, we have cloned and sequenced 5 kb of new upstream DNA. We found an LTR retrotransposon belonging to the ERV-9 family of human endogenous retroviruses in the apparent 5' boundary area of the LCR. This ERV-9 LTR contains an unusual U3 enhancer region composed of 14 tandem repeats with recurrent GATA, CACCC, and CCAAT motifs. This LTR is conserved in human and gorilla, indicating its evolutionary stability in the genomes of the higher primates. In both recombinant constructs and the endogenous human genome, the LTR enhancer and promoter activate the transcription of cis-linked DNA preferentially in erythroid cells. Our findings suggest the possibility that this LTR retrotransposon may serve a relevant host function in regulating the transcription of the beta-globin LCR.

Dynamic retrotransposition of ERV-9 LTR and L1 in the beta-globin gene locus during primate evolution.

Il a bien un rôle régulateur, mais comment est-il arrivé là? Est ce que un transposon s'est inséré dans la LCR de la globine, et ensuite, un crossing over ayant lieu entre les deux LTR aurait aboutit à la disparition de l'un des deux ainsi que de la séquence de HERV9, ne laissant qu'une LTR solo?

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Bon alors après quelques recherches, voilà ce que je comprends au sujet de la LTR :

- initialement, on a simplement la LCR de la globine
- un rétro-transposons est venu s'insérer, avec ses deux LTR
- crossing-over au sein de la même molécule d'ADN =>LTR solo

Ma question : puisque seul une LTR solo peut réguler l'expression d'un gène, est-ce correct de dire qu'avant le crossing-over, la présence du rétro-transposons dans la LCR n'a eu aucune influence sur l'expression du gène de la globine, mais qu'après, la présence de la seule LTR 5' a eu un impact?

[A voir en vidéo sur Futura]