Biologie moléculaire dans l'élevage de poissons (avec diagramme)

Dans cet article, nous discuterons de la biologie moléculaire dans l’élevage de poissons.

La découverte de la technologie de l'ADN recombinant a révolutionné la biologie moléculaire moderne. Grâce à cette technique, la biotechnologie permet de générer de grandes quantités de protéines présentes à l'état de traces, ainsi que d'autres substances biologiquement actives. Ces macromolécules génétiquement modifiées ont très peu d'effets secondaires.

Il peut également être utilisé pour effectuer une hybridation diagnostique in situ. Cette technique permet également d'isoler et d'identifier les gènes responsables des maladies héréditaires.

En 1983, l'activateur de plasminogène fabriqué par recombinaison (AP rt) opéra un changement de paradigme dans le traitement de l'infarctus du myocarde (crise cardiaque). Maintenant, avec l'utilisation de la technologie de l'ADN recombinant, de nombreux autres produits tels que l'hirudine, la superoxyde dismutase, l'urokinase, la prokinase, etc. sont sur le marché.

En aquaculture, en particulier dans le cadre de la reproduction induite, on utilise des hypophyses brutes de poissons et de mammifères. L'extrait hypophysaire contient des hormones de croissance gonadotrophines et leurs facteurs de libération. Ils sont nécessaires en quantités excédentaires pour la reproduction du poisson.

Ces polypeptides sont trop volumineux pour être synthétisés chimiquement et peuvent être générés biotechnologiquement par manipulation de l'ADN, auront moins d'effets secondaires et seront meilleurs à la place des analogues préparés par synthèse déjà utilisés pour la reproduction en masse.

Récemment, les élevages de poissons ont réussi à améliorer de nombreux caractères quantitatifs tels que le diamètre de l'œuf, le taux de croissance du poids, la longueur du corps et l'hyperimmunité chez des poissons tels que Tilapia zillii et Oreochromis niloticus, simplement en injectant l'ADN de requin dans le muscle par seringue.

L'analyse de l'ADN polymorphe amplifié (RAPD) au hasard a montré que les fragments polymorphes variaient entre 54, 55% pour l'amorce 1 (5'-ACC GGG AACG-3 ') et 14, 29% pour l'amorce 2 (5'-ATGACCTTGA-3'), comme indiqué par Sudha et al, 2001, El-Zaeem et Assem, 2004 et Assem 2 EL-Zaeem, 2005.

De nos jours, les protéines de poisson sont également utilisées en médecine. La protamine est utilisée pour inverser l’anticoagulation au cours de la chirurgie cardiaque et du cathétérisme. La calcitonine de saumon est meilleure que la calcitonine de mammifère pour le traitement de la maladie de Paget et de certaines formes d'ostéoporose. La protéine antigel de poisson est utilisée dans la cryopréservation des organes humains, ainsi que dans la conservation des aliments.

La technologie de culture cellulaire et d'ADN recombinant chez les poissons est lente et nécessite des études plus approfondies. Cependant, les gènes des poissons pour certains produits potentiels ont été exprimés dans des bactéries et des levures. La production de calcitonine de saumon et de protéines antigel a été explorée dans des cellules microbiennes.

Il existe un besoin urgent d'obtenir un gène ou un ARNm pour le polypeptide, tel que des hormones de croissance de la gonadotrophine de poisson, une cytokinine, une protamine, une calcitonine et une protéine antigel, etc. .

Une fois que l'ADNc est obtenu pour une protéine particulière, puis par clonage d'ADN (une technique utilisée pour produire de grandes quantités d'un fragment d'ADN spécifique afin de produire des millions de copies d'un fragment d'ADN par des techniques de clonage bactérien de routine), une grande quantité d'ADN pourrait être obtenue.

Le fragment d'ADN de notre intérêt peut être introduit ou inséré dans le plasmide (sous forme de corps autoréplicants extra-chromosomiques) dans des bactéries ou des virus (à répliquer dans des bactéries, des bactériophages) ou des vecteurs développés artificiellement, appelés cosmides.

Pour l'insertion, l'ADN du vecteur est coupé par des endonucléases et l'ADNc est ensuite inséré et finalement réuni par des enzymes connues sous le nom d'ADN ligases. Le produit contient maintenant un fragment d’ADN dans l’ADN vecteur. La technique est donc connue sous le nom d’ADN recombinant. Ce vecteur est ensuite amplifié chez un hôte approprié, qu’il s’agisse de bactéries, de cellules de mammifères ou de cultures en piscine.

La taille du clonage est limitée. Le plasmide peut contenir 15 000 pb, les phages jusqu'à 25 000 pb et les cosmides jusqu'à 45 000 pb. La taille a été surmontée par la technique connue sous le nom de chromosomes artificiels de levure (YAC).

Watson et Crick (1953) ont décrit l'ADN sous la forme d'une structure en hélice à double brin (Fig. 38.1). L'ADN est une molécule de polynucléotide. Les nucléotides sont reliés entre eux par une liaison phosphodiester. Il a une taille massive et chaque chromosome est une molécule d’ADN continue. La molécule consiste en une base, un sucre de désoxyribose et un phosphate. L'information génétique héritée par l'individu est codée dans l'ADN.

Les deux chaînes de l'ADN, l'une est 5'-3 'et l'autre 3'-5' dans les directions, c'est-à-dire que les deux chaînes sont opposées. La direction est importante car la réplication de l'ADN commence de 5 'à 3' et que la séquence essentielle à la régulation des gènes est située à l'extrémité 5 'à 3' du gène. Le couplage hydrogène entre les bases est spécifique, l'adénine (A) étant toujours couplée à la thymine (T) et la guanine (G) toujours couplée à la cytosine dans l'ADN.

L'ADN présente une autre caractéristique qui consiste à séparer les deux brins si la température est portée à 95 ° C, ce que l'on appelle dénaturation. Ces deux brins séparés peuvent être joints pour former la structure d'origine si la température est abaissée à 55 ° C, le phénomène est appelé hybridation ou recuit. Cette caractéristique est plus importante pour la technologie de l’ADN recombinant.

Le dogme central de la biologie moléculaire est que l'ADN donne naissance à l'ARNm en utilisant l'ADN comme matrice. Le processus est connu sous le nom de transcription. L'ARNm est responsable de la formation des protéines, phénomène connu sous le nom de traduction, et la synthèse des protéines est la fonction cellulaire (Fig. 38.2).

La formation de l'ARNm est compliquée, lors de la maturation de l'ARNm, les introns sont épissés et les exons sont réarrangés. L'ARNm sort du noyau pour coder une protéine spécifique. Avant d'entrer dans le cytoplasme, l'ARNm forme une coiffe méthylée à l'extrémité 5 'et une queue poly (A) à l'extrémité 3'. Le capuchon est essentiel pour l’initiation de la traduction et la queue poly A au niveau de la région 3 ’est essentielle pour les messages dans le cytoplasme (Fig. 38.3).

Une percée en biologie moléculaire établie lorsqu’il a été découvert dans un rétrovirus, l’ARN peut être converti en ADN par l’enzyme transcriptase inverse. La découverte est la colonne vertébrale du recombinant. Technologie de l'ADN. L'ARNm peut être converti en ADNc (ADN complémentaire) à l'aide d'une enzyme transcriptase inverse (Fig. 38.4).

En d'autres termes, il est donc possible de traduire l'ARNm en ADN complémentaire (ADNc) en utilisant l'ARNm comme matrice. L'ADNc ainsi formé contient des bases complémentaires appropriées pour l'ARNm, sauf bien entendu, la thymine remplaçant l'uracile. L'ADNc dérivé de l'ARNm est aujourd'hui utilisé dans le diagnostic de nombreuses maladies en le marquant de manière radioactive.

La transcriptase inverse aide également à cloner un gène. Le premier gène a été cloné à Stanford et une première molécule de la technologie de l’ADN recombinant s’est alors formée, une révolution en biologie moléculaire. La découverte d'endonucléases ou d'enzymes de restriction aide à couper l'ADN jusqu'à 3 à 8 nucléotides.

Les endonucléases ont été obtenues à partir d'environ 400 souches de bactéries et ces enzymes peuvent reconnaître environ 100 sites différents dans l'ADN. Certaines des endonucléases ainsi que leurs sites de reconnaissance sont (figure 38.5).

Fig. 38.5 Les substrats attaqués par les endonucléases de restriction sont des séquences palandromiques. Le palandromique lit la même chose dans les directions avant et arrière, par exemple, MADAM. Le meilleur exemple d'enzyme restreinte est EcoR1 fabriqué à partir de la souche Ry13 de E. coli. L'EcoR1 attaque la séquence nucléotidique GAATTC, CTTAAG.

Les ADN ligases aident à joindre l'insert dans l'ADN du vecteur et le vecteur avec l'ADN original et inséré peut être amplifié dans l'hôte approprié. Sanger et Coulson (1975) et Maxim et Gilbert (1977) ont développé des techniques pour le séquençage rapide de l'ADN et de l'ARN. La réaction en chaîne de la polymérase (PCR) est maintenant disponible et peut fournir 1 000 000 copies d’un fragment d’ADN en 3 à 4 heures et un milliard d’exemplaires en 24 heures.

Grâce à l'utilisation de ces techniques, l'aquaculture peut être améliorée et les protéines de poisson peuvent être fabriquées de manière biotechnologique. Par conséquent, des recherches approfondies dans ces lignées sont essentielles pour l'expression des gènes, que ce soit dans des bactéries, des virus ou des cultures de cellules de poisson.