Structure et évolution des gènes codant pour les glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénases chloroplastique (GAPA) et cytosolique (GAPC) et un nouveau rétrotransposon (Tps1) de pois (Pisum sativum)

par De Xing Zhang

Thèse de doctorat en Biol.

Sous la direction de RUDIGER CERFF.

Soutenue en 1991

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Quatre genes nucleaires codant pour la gapdh chloroplastique (gpa1) et cytosolique (gpc1, gpc2, gpc3) de pois ont ete clones et sequences. Le gene gpc3, un pseudogene, a ete partiellement sequence. Un retrotransposon (tps1), un element apparente a gypsy de la drosophile, present dans l'intron 3 du gene gpc2 a ete caracterise. L'analyse de ces donnees a fourni beaucoup d'arguments directs concernant l'evolution des genes gapdh, des introns, et les roles des introns au cours de l'evolution. Le gene gpa est present deux fois dans le genome de pois. Une famille de genes existe pour le gpc de pois. Il semble que la plupart des copies sont gpc3-ressemblantes. Le gene gpc3, probablement un pseudogene tronque dans les regions 5 et 3, presente une homologie de 98,5% avec gpc1 ou gpc2, sur la partie chevauchee. Ceci indique son origine recente. Des positions d'introns sont conservees a travers des genes d'origine procaryotique (gpa et gpb) et des genes eucaryotiques (ex. Gpc). Cela donne un argument direct a l'hypothese de l'origine precoce d'introns. La correlation entre les positions d'introns et les frontieres des unites proteiques fonctionnelles soutient fortement l'hypothese exon shuffling concernant la fonction evolutive des introns. A part la conservation stricte des positions, l'intron semble pouvoir glisser le long la sequence, ce qui explique probablement que beaucoup de genes apparentes n'ont pas d'introns homologues. Un tel glissement d'un intron de position strategique a une position irreguliere pourrait etre une etape necessaire pour leur perte ulterieure. La perte selective d'introns observee lors de la comparaison entre differents genes gapdh, soutient cette hypothese. La variation du nombre d'introns observee entre les genes nucleaires endosymbiotiques (gpa, gpb) et leurs homologues eucaryotiques (gpcs) montre que la presion d'evolution chez les procaryotes favorise l'elimination des introns. Elle indiquerait que les deux genes gpa et gpb ancestraux chloropla stiques ont ete transferes independamment et de facon successive dans le noyau, le transfert de gpb s'etant produit en premier. Pour realiser les deux transferts, le chloroplaste aurait du dupliquer deux fois independamment le gene gpa ancestral. La copie du gene gpa ancestral gardee par le chloroplaste aurait ete detruite par mutations aleatoires apres le succes des transferts. La conservation des positions des introns dans la region codant pour le peptide de transfert des genes gpa et gpb, ainsi que l'homologie existante entre les peptides de transfert de ces deux genes indiquerait l'origine eubacterienne de peptide de transfert. L'analyse de la sequence de gpc1 suggere que la gapc ancestrale de pois possederait un peptide de transfert. L'intron 3 du gene gpc2 contient un retrotransposon. Ce retroelement, insere dans la meme orientation que le gene gpc2, possede des orf codant pour la transcriptase inverse, la protease et la rnase h. Les sequences de ces enzymes putatifs ont des homologies importantes avec les polyproteines codees par d'autres retrotransposons connus. L'integration du tps1 dans l'intron 3 de gpc2 semble etre un evenement extremement recent. L'element tps1 presente 4000 copies par genome haploide de pois. Une des copies (nommee tps2) a ete identifiee. Ses sequences nucleotidique et proteique presentent une homologie de 93-95% avec celles de tps1 sur la region codant pour la polyproteine pol. Ces donnees suggerent que l'element tps1 aurait ete amplifie recemment. L'element apparente a tps1 de pois est egalement observe chez d'autres legumineuses, tels que les genres vicia, phaseolus, glycine et arachis, et il existait donc deja avant la separation des legumineuses. Tps1 est different et peu apparente a ta1-3 d'arabidopsis et a tnt1 de tabac, mais il a une homologie importante avec l'element del de lilium et les elements 17. 6, gypsy, ty3 de la drosophile et de la levure. Il est probable que les retrotransposons vegetaux proviennent de transmissions horizontales des retrotransposons d'insectes/champignons vers les plantes par differentes transmissions independantes

  • Titre traduit

    Structure and evolution of genes encoding chloroplast (gapa) and cytosolic (gapc) glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenases and a new retrotransposon (tps1) of pea (pisum sativum)


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  • Détails : ix, 128 f

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire Joseph-Fourier.
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 91/GRE1/0174
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