Gènes persistants dans les génomes bactériens

par Gang Fang

Thèse de doctorat en Bio-informatique

Sous la direction de Antoine Danchin.

Soutenue en 2006

à Evry-Val d'Essonne .

mots clés

• Bioinformatique
• Génome

Résumé

Les gènes persistants sont présentés dans presque tous les génomes à l'intérieur d'un clade. Ils sont donc des gènes très représentés et sous sélection très forte. Les gènes persistants incluent la majorité des gènes essentiels. Ils aussi incluent des gènes dont l'inactivation n'est pas automatiquement létale mais qui permettent de répondre à une grande variété de situations défavorables. Les gènes persistants évoluent lentement et typiquement en parallèle avec la sous-unité 16S de l'ARNr. Ils sont très sensibles à des collisions frontales entre le polymérase de l’ARN et le polymérase de l'ADN, et ont par conséquence une préférence forte pour le brin précoce. Ils tendent à utiliser des codons optimaux pour assurer une expression efficace. Pour minimiser leur perte fréquente, les gènes persistants sont groupés dans le chromosome. Ces groupes de gènes ont souvent des fonctions voisines. Nous avons construit un réseau représentant les groupes de gènes essentiels duquel résulte le coeur du protéome bactérien. Ce réseau souligne les influences de l'environnement dans le façonnement de la composition du protéome bactérien. On développe aussi deux exemples à partir de la comparaison de profils évolutifs ainsi qu'une plate-forme informatique pour la génomique comparative.

Résumé

Persistent genes are genes present in almost every organism within a group. They are the genes endeavoured through natural selections and widely spread. Persistent genes include most of experimentally essential genes. Furthermore, it also includes genes without immediate lethal effects but allowing to respond to a variety of unfavourable situations. Persistent genes evolve slowly and usually in parallel with the 16S rDNA. They are very sensitive to the head-on collisions between RNA polymerase and DNA polymerase, and consequently have a strong preference for the leading strand. They tend to use optimal codons to ensure efficient expression. To avoid the frequent gene loss, persistent genes are clustered, and such local clusters are usually groups of genes executing coupled functions. By assembling the persistent genes clusters together, a network representing the core bacterial proteome is built up. This network highlights the influences from environment in shaping bacterial proteome composition. Two examples applying evolutionary profiles comparison in genome annotation are presented, as well as a platform to carry out comparative genomics.