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Levures SNF : du phénotype au génotype

Les levures de boulanger, Saccharomyces cerevisiae, sont capables d’utiliser une grande variété de sucres (glucides) comme source de carbone et d’énergie. Les levures préfèrent utiliser des sucres simples (hexoses comme le glucose et le fructose) qui entrent directement dans la glycolyse. En présence de glucose, les levures ne métabolisent pas les sucres plus complexes : le glucose exerce une répression sur les gènes impliqués dans l’utilisation des sucres plus complexes.

Il existe des mutants qui ne peuvent pas survivre si on les place uniquement en présence de saccharose (= sucrose en anglais). Ces mutants incapables de fermenter le saccharose ont été appelés SNF, pour Sucrose Non Fermenting. Ils ont permis d’identifier plusieurs gènes intervenant dans l’utilisation du saccharose, l’un d’eux appelé SUC2 codant pour une saccharase (invertase).

La transcription du gène SUC2 donne 2 ARN messagers de longueurs différentes : le plus petit (1,8 kbases) est constitutivement produit en faible quantité, alors que le plus grand (1,9 kbases) n’est produit qu’en absence de glucose dans le milieu. La différence entre ces 2 ARNm se situe en amont, du côté 5’. Le plus grand permet la traduction d’une séquence supplémentaire de 19 acides aminés hydrophobes, placés en extrémité N-terminale de la protéine. Ces acides aminés constituent un peptide signal qui permet l’adressage de la protéine vers le réticulum endoplasmique, et donc vers la sécrétion dans le milieu extracellulaire après glycosylation (13 sites de glycosylation identifiés sur la protéine). La saccharase forme un homodimère qui hydrolyse le saccharose en glucose et fructose. Seuls ces monomères sont transportés dans la cellule.

Liens vers la structure 3D et la description de la protéine :
- Struture 3D dans la Protein Data Bank
- Description détaillée sur UniProt
- téléchargement du modèle 3D : Saccharase-SUC2.pdb

Fichier de séquences à télécharger

Le fichier Invertase_SUC2.edi contient 3 séquences :

- la séquence de l’ARNm régulé (SUC2-1,9kb)
- la séquence de l’ARNm constitutif (SUC2-1,8kb)
- la séquence de l’ARNm régulé pour la souche mutante suc2-215, qui est incapable d’utiliser le saccharose. Elle est caractérisée par la présence d’un codon stop dans le peptide signal.

Quelques analyses possibles avec ces séquences :

- Comparaison des ARNm constitutif et régulé (dans Anagène, alignement avec discontinuité)

- Comparaison des produits protéiques des 2 ARNm (dans Anagène, conversion en séquence peptidique avec traduction au premier ATG).

L’alignement permet de mettre en évidence le peptide signal, présent uniquement dans la forme régulée de la saccharase. Une étude des propriétés chimiques des acides aminés de ce peptide signal montrera qu’ils sont hydrophobes. A noter que la traduction de l’ARN 1,9 kb fait apparaître 2 méthionines en N-terminal. En pratique la traduction s’initie sur la deuxième méthionine, ce qui fait que le peptide signal comporte 19 acides aminés. Le clivage du peptide signal se fait entre la sérine et la méthionine (situées en positions 21 et 22 ici).

- Comparaison de la souche sauvage et du mutant.

L’alignement fait apparaître la mutation ponctuelle G->A en position 180, ce qui génère un codon STOP (TAG) à la place du codon TGG (Tryptophane).

Références :
-  Taussig R, Carlson M. Nucleotide sequence of the yeast SUC2 gene for invertase. Nucleic Acids Research. 1983 ;11(6):1943-1954
-  Carlson M, Taussig R, Kustu S, Botstein D. The secreted form of invertase in Saccharomyces cerevisiae is synthesized from mRNA encoding a signal sequence. Molecular and Cellular Biology. 1983 ;3(3):439-447
- Saccharomyces Genome Database

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