Niveau concerné: Première S

Partie du programme concernée:    Du génotype au phénotype, relations avec l'environnement. La diversité des phénotypes.

Objectif de connaissances:

Le phénotype peut se définir à différentes échelles: de l'organisme à la molécule.
Les phénotypes alternatifs sont dus à des différences dans les protéines concernées.

Objectif méthodologiques:

Utiliser des modèle 3D de molécules.

Fichiers pdb nécessaires:   hbnred.pdb - hbsred.pdb - betanorm.pdb - betadrep.pdb

Après avoir définit les phénotypes drépanocytaire et non drépanocytaire à l'échelle de l'organisme et de la cellule, on étudie le phénotype moléculaire en comparant les 2 variétés d'hémoglobine.

Question:Quelle est la cause moléculaire de la drépanocytose ?
 

-1/ Comparaison de l'hémoglobine d'un individu sain (hbnred) et de l'hémoglobine d'un individu drépanocytaire (hbsred)
 

Comparer les 2 molécules d'hémoglobine.	- ouvrir Molusc et choisir "Comparaison de 2 molécules".  - cocher "Modèle 1" puis ouvrir le fichier hbnred.pdb - cocher "Modèle 2" puis ouvrir le fichier hbsred.pdb Rq: Pour synchroniser le déplacement des 2 molécules à l'aide de la souris choisir "Option" puis "Synchroniser" puis "Activer"
Structure identique mais nombre différent d'atomes (4779 pour l'HbN et 4552 pour l'HbS)  Rq: l'HbN contient 223 atomes contenus dans les molécules d'eau que ne contient pas l'HbS. Hormis cette différence, les 2 molécules différent donc par 4 atomes.

Information sur la molécule d'hémoglobine:

L'hémogolobine est une grosse molécule formée de 4 sous-unités identiques 2 à 2:
- 2 chaînes alpha (notées A et C dans les modèles 3D)
- 2 chaînes béta (notées B et D)
 
 

Comparer les différentes chaînes des 2 molécules d'hémoglobine	- cocher "Les 2 modèles".  - puis "Sélectionner" ---> "Chaînes" et cliquer sur les lettres correspondant aux chaînes (à faire pour les 2 molécules).  - pour mettre en évidence ces différentes chaînes: "Colorer" et choisir une couleur par chaîne. Rq: pour revenir à l'état initial (tous les atomes sélectionnés): "Sélectionner" ---> "Tout"
Les chaînes béta (B et D) sont différentes: elles contiennent 2 atomes de moins dans l'HbS.

 

-2/ Comparaison des chaînes béta d'un individu sain (betanorm.pdb) et d'un individu drépanocytaire (betadrep.pdb)
 

Comparer les 2 chaînes béta.	- cocher "Modèle 1" puis ouvrir le fichier betanorm.pdb - cocher "Modèle 2" puis ouvrir le fichier beta drep.pdb - cocher "Les 2 modèles" puis cliquer sur "Mode séquence".
Ä Les 2 chaînes béta différent par 1 seul acide aminé: le 6ème qui est de l'acide glutamique dans l'HbN et de la valine dans l'HbS.
Mettre en évidence les différence de composition des 2 chaînes béta.	- Dans la fenêtre "Séquence", au niveau des menus déroulant, sélectionner:   - afficher ---> sphères.  - colorer ---> orange (par exemple) - Cliquer sur les acides aminés que vous désirez mettre en évidence dans chaque chaîne.
On constate que les 2 acides aminés n'ont pas le même nombre d'atomes (9 pour l'acide glutamique et 7 pour la valine) ---> on retrouve la différence constatée au niveau des molécules d'hémoglobine.

 

-3/ Répondre, de façon précise à la question de départ

La drépanocytose est due au remplacement d'un acide aminé - l'acide glutamique - par un autre acide aminé - la valine - dans les 2 chaines béta de la molécule d'hémoglobine.
 

Comment ouvrir un fichier pdb avec Molusc:

Les fichiers pdb nécessaires doivent avoir été téléchargés auparavant (voir introduction) puis placés dans un dossier.

Pour les ouvrir cliquer sur "Parcourir" (Browse en anglais) puis dans la boîte de dialogue qui s'affiche choisir dans le menu déroulant "Type" l'option "tous les fichiers" (All files en anglais) - Cliquer sur le fichier choisi puis sur "ouvrir".

De nouveau cliquer sur "ouvrir" dans la fenêtre de Molusc. La représentation 3D de la molécule s'affiche alors.