Annotation des petits éléments dans les génomes procaryotes : nouveaux outils informatiques et application à Sinorhizobium meliloti

Small elements annotation in prokaryotic genomes : new computational tools and a case study of Sinorhizobium meliloti

• Auteur / Autrice : Emeric Sevin
• Direction : Frédérique Barloy-Hubler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie. Bioinformatique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Rennes 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique

Procaryotes

Génome

Microbiologie

Génétique bactérienne

Sinorhizobium meliloti

Bioinformatique

Résumé

L’automatisation des protocoles d’annotation a vu naître un grand nombre d’outils informatiques. Malgré ceux-ci et la multitude des données générée par le séquençage intensif des génomes procaryotes, des petits éléments essentiels à la compréhension globale des systèmes continuent d’être négligés dans les annotations. Citons notamment les éléments régulateurs à la périphérie des gènes (promoteurs/terminateurs), les petits ARN non codant (ARNnc), ou encore les gènes peptidiques, correspondant à des protéines de moins de 100 aa. Nous avons effectué un crible des régions intergéniques de Sinorhizobium meliloti, alpha-protéobactérie de la famille des Rhizobiacées, qui, couplé à des méthodes de génomiques comparatives, nous a permis d’identifier 67 candidats de gènes à ARNnc, dont 14 ont pu être validés biologiquement. Ce crible nous a par ailleurs interpellé sur l’absence fréquente, parmi les gènes peptidiques, de ceux composant les systèmes de toxine/antitoxine (TA). Nous avons donc développé un outil informatique d’identification des gènes codant potentiellement pour des systèmes TA dans les génomes procaryotes. Premier du genre, celui-ci est basé sur les caractéristiques génomiques de ces systèmes. Les résultats ainsi obtenus semblent indiquer que le nombre de ces derniers dans les génomes est encore plus important qu’initialement décrit. Enfin, le développement d’un outil de cartographie des n-mers sous- ou sur-représentés dans les régions intergéniques est en cours pour aider à la détection des éléments régulateurs.

Many computational tools have been developed along with the automation of annotation. In spite of this and of the multiplication of sequenced prokaryotic genomes, small elements essential to our global understanding of systems remain poorly annotated. These comprise transcriptional regulation elements (promoters/terminators), non coding RNAs (ncRNAs), and peptidic genes, coding for proteins smaller shorter than 100 aa. Scanning the intergenic regions of Sinorhizobium meliloti with comparative genomics methods allowed us to identify 67 candidates, of which 14 were proven to be true ncRNAs. This analysis moreover revealed a sparse annotation of genes belonging to toxin-antitoxin (TA) systems. We thus developed a novel computational tool, based on their genomic features, for identifying them in prokaryotic genomes. Our results suggest that TA systems might be even more numerous than initially described. Finally we are currently validating a visualization tool for under- or over-represented n-mers in intergenic regions to help in the detection of regulatory elements.