SYNTENIE M2BIM-sem6

1
La synténie :
définition(s), détection, intérêt
en
Génomique Comparative et
Evolutive
Définition
Groupe de gènes dont le voisinage et l’organisation sont
conservés sur plusieurs génomes
Génome A
Génome B
correspondance
co-localisation
co-localisation
La synténie se caractérise par 2 types de relations :
• Relation de "co-localisation" (intra génome)
• Relation de "correspondance" (inter génomes)
Co-localisation
intra génome
 Etre présent sur le même chromosome (définition initiale,
notion eucaryote)
 Etre voisin sur le chromosome, notion de distance et choix d’un
seuil …
 Utiliser la position physique (en pb) sur le chromosome ou une
numérotation relative à l’ordre des gènes sur le chromosome
NB : pour les génomes circulaires (type bactériens), il faut
« linéariser » le chromosome
Génome A
Génome B
co-localisation
co-localisation
correspondance
Co-localisation
intra génome
 Etre présent sur le même chromosome (notion eucaryote)
 Etre voisin sur le chromosome, notion de distance et choix d’un
seuil …
 Utiliser la position physique (en pb) sur le chromosome ou une
numérotation relative à l’ordre des gènes sur le chromosome
NB : pour les génomes circulaires (type bactériens), il faut
« linéariser » le chromosome
Génome A
Génome B
co-localisation
co-localisation
correspondance

2
 Au niveau nucléique (séquence génomique totale)
 Au niveau protéique :
Protéines des gènes orthologues
Protéines des gènes homologues (paralogues + orthologues)
Autres critères (classifications fonctionnelles, domaines
protéiques partagés, etc.)
Correspondance
inter génomes
Génome A
Génome B
co-localisation
co-localisation
correspondance
• Annotation : Interaction physique et/ou fonctionnelles
(opérons, clusters de gènes)
• Identification des ortologues parmi les homologues
• Etude de la dynamique des génomes : Identification
de réarrangements (transpositions, délétions,
insertions, inversions, fusions/fissions)
Intérêts
Espèce A Espèce B
A1
A2
A3
A4
A5
B1
B2
B3
B4
B5
…
A86
A87
A88
A89
A90
A91
A92
B6
B7
…
B234
B235
B236
B237
B238
B239
Intérêts
BDBH, RBH
Duplication/Deletion
Nouveaux genes, annotations
Orthologues/Paralogues
Réarrangements chromosomiques
Seuil détection
Génome A
Génome B
Réarrangement Fusion Duplication Insertion Inversion
gap <= 2
Rq : Correspondances multiples, différents réarrangements et insertions
exemple

3
Macro- et micro-synténie
Espèce 1
Espèce 2
Espèce 3
Espèce 4
Espèce 5
Espèce 6
Gène : G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7
Microsynténie
Macrosynténie
Détection
Dotplot de Génomes complets
Dotplot de Génomes complets

4
Dotplot de Génomes complets
Eisen et al., 2000
Dotplot de Génomes complets
Régions conservées
Escherichia coli k12
Bacillus subtilis
Artemis Comparison Tool
E. coli
S. typhi
S. typhimurium
Artemis Comparison Tool
Neisseria meningitidis
serogroup A versus
serogroup B

5
1 4
22
4
2
c2c1 c3 c4 c5 c6 c7 c8
2
1
1
2
c2c1 c3 c4 c5 c6 c7 c8
2
4
c2c1 c3 c4 c5 c6 c7 c8
1
1
ccA1ccA2
ccB1ccB2ccB3
gap <= 1
c2c1 c3 c4 c5 c6 c7 c8
ccA1/ccB1 ccA2/ccB2 ccA2/ccB3
c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8
Algo « Syntonizer »
Human pathogen
Model organism
Cryotolerant, halotolerant marine yeast
Alkane-using yeast
S. cerevisiae
C. glabrata
K. lactis
D. hansenii
Y. lipolytica
gene 1
gene 2
gene 3
gene 4
gene 5
gene 6
gene 7
gene 8
gene 9
gene 10
gene 11
gene 12
gene 13
gene 14
gene 15
gene 16
gene a gene b gene c gene d gene e gene f gene g gene h gene i gene j
Genome 1
G
e
n
o
m
e
2
gap
r2synteny blocks
10 inter-comparisons
ADHoRe: Eukaryotic genomes
S.cerevisiae C. glabrata K. lactis D. hansenii
C. glabrata
K. lactis
D. hansenii
Y. lipolytica
S.cerevisiae
C. glabrata
88% of the genomes are conserved within synteny blocks