Régulation génique et épigénétique
Les cellules possèdent les mêmes gènes, mais se comportent différemment car elles contrôlent quels gènes sont exprimés, quand et avec quelle intensité, et certains de ces états régulateurs sont héréditaires sans aucune modification de la séquence d'ADN.
Definition
La régulation génique est l'ensemble des mécanismes qui contrôlent quels gènes sont exprimés et à quel degré, et l'épigénétique est l'étude des modifications héréditaires de l'expression génique qui n'impliquent pas de changements dans la séquence d'ADN sous-jacente.
Scope
Ce domaine couvre la régulation de la transcription par les promoteurs, les amplificateurs (enhancers) et les facteurs de transcription, les rôles régulateurs de l'ARN, y compris les petits ARN et l'interférence par l'ARN, le contrôle de l'expression génique par la modification de la chromatine et sa transmission héréditaire, ainsi que les effets parentaux (parent-of-origin effects) tels que l'empreinte génomique. Il traite de la manière dont l'expression d'un génome fixe est contrôlée et héritée épigénétiquement ; la structure des gènes eux-mêmes et leurs mutations au niveau de la séquence sont abordées en génétique moléculaire.
Sub-topics
Core questions
- Comment les facteurs de transcription, les promoteurs et les amplificateurs (enhancers) déterminent-ils le moment de la transcription d'un gène ?
- Comment les molécules d'ARN régulent-elles l'expression génique après la transcription ?
- Comment les modifications de la chromatine activent-elles ou désactivent-elles les gènes et transmettent-elles cet état aux cellules filles ?
- Comment les effets parentaux (parent-of-origin effects) tels que l'empreinte génomique apparaissent-ils et persistent-ils ?
Key theories
- Le modèle de l'opéron de régulation génique
- Jacob et Monod ont montré que les gènes bactériens peuvent être activés et désactivés par des protéines régulatrices se liant à l'ADN en réponse à des signaux, établissant ainsi le principe de l'expression génique contrôlée.
- Hérédité épigénétique
- Les profils de méthylation de l'ADN et de modification des histones peuvent être propagés par division cellulaire et, dans certains cas, à travers les générations, transmettant des états d'expression génique sans altérer la séquence d'ADN.
Clinical relevance
La dérégulation de l'expression génique est un facteur clé du cancer et de nombreux troubles du développement ; les modifications épigénétiques, telles que la méthylation aberrante, constituent des cibles diagnostiques et thérapeutiques ; les troubles de l'empreinte illustrent les maladies liées à l'origine parentale ; et la régulation basée sur l'ARN est à la base d'une classe croissante de thérapies.
History
Le modèle de l'opéron de Jacob et Monod en 1961 a montré que les gènes sont régulés plutôt qu'exprimés de manière constitutive ; Waddington avait auparavant inventé le terme « épigénétique » pour décrire comment le génotype produit le phénotype, et la découverte de l'interférence par l'ARN en 1998 ainsi que la cartographie moléculaire des marques de chromatine ont établi la vision moderne d'une régulation stratifiée et héréditaire.
Key figures
- François Jacob
- Jacques Monod
- Conrad Waddington
- Andrew Fire
Related topics
Seminal works
- jacobMonod1961
- allis2007
Frequently asked questions
- Que signifie « épigénétique » ?
- Cela fait référence à des modifications héréditaires de la manière dont les gènes sont exprimés qui n'altèrent pas la séquence d'ADN elle-même, telles que des marques chimiques sur l'ADN ou ses protéines associées qui activent ou désactivent les gènes et peuvent être transmises aux cellules filles.
- Si toutes les cellules ont les mêmes gènes, pourquoi sont-elles si différentes ?
- Les cellules diffèrent parce qu'elles expriment différents sous-ensembles de leurs gènes partagés ; les mécanismes régulateurs décident quels gènes sont actifs dans chaque type cellulaire, et les marques épigénétiques aident à fixer ces décisions à mesure que les cellules se spécialisent.