Allozyme

Définition

Une allozyme est une variante allélique d'une enzyme codée par des gènes de structure. Les enzymes sont des protéines constituées d'acides aminés, dont certains sont chargés électriquement. Par conséquent, la variation des allozymes est souvent également appelée variation des isozymes. La phase d'épissage alternatif des protéines avec introns et exons est impliquée dans la constitution d'allozyme.

Les allozymes (alloenzymes) sont des formes alternatives d'enzymes, codées par différents allèles du même locus génétique. Ce concept est inclus dans le terme plus large des isoenzymes (ou isozymes), comprenant toutes les formes alternatives de la même activité enzymatique dans le même organisme, quelle que soit son origine.

Les bandes chromosomiques d'allozymes :

Les allozymes sont différentes formes moléculaires d'une enzyme qui correspondent à différents allèles d'un gène commun (locus). Elles ne doivent pas être confondues avec les isozymes, qui sont des formes d'enzymes dérivées de gènes ou de locus distincts. Les allozymes sont traditionnellement détectés par électrophorèse, dans laquelle les enzymes sont extraites et placées sur un milieu (par exemple, l'amidon) parcouru par un courant électrique (similaire à l'électrophorèse sur gel dans le séquençage de l'ADN).

Explications

Les allozymes sont des enzymes ayant une fonction identique mais des modèles de migration électrophorétique distincts qui sont codés par différents allèles du même locus. L'électrophorèse des allozymes a fourni la première évaluation de la variabilité génétique des populations naturelles. Il y a à peine une décennie, les allozymes étaient les marqueurs de choix en systématique moléculaire. Les marqueurs allozymes ont cependant été progressivement remplacés par les microsatellites basés sur la PCR plus variables (et également codominants).

✅ Les allozymes ont traditionnellement été utilisés pour évaluer la variation génétique au sein d'une population ou d'une espèce, mais ils peuvent également être utilisés comme données dans les analyses phylogénétiques d'espèces étroitement apparentées, par exemple, des espèces au sein d'un genre monophylétique.

Pour effectuer l'analyse des allozymes, des extraits protéiques sont isolés de chaque individu étudié, appliqués sur un milieu support (traditionnellement des gels d'amidon) et soumis à une électrophorèse. Cela sépare les protéines en fonction de la charge et de la taille. Les gels sont ensuite colorés histochimiquement pour une enzyme particulière. Des bandes chromosomiques discrètes sont produites pour différents allozymes codés par leurs allèles respectifs pour ce locus. L'étape suivante consiste à interpréter génétiquement le motif obtenu des bandes chromosomiques pour chaque individu testé. Cette technique permet le génotypage de plusieurs spécimens et locus simultanément. Comme les allozymes sont des marqueurs codominants (c'est-à-dire que les deux allèles sont exprimés dans un locus donné, ce qui permet l'identification de tous les allèles présents dans l'échantillon), les populations peuvent être testées directement pour les écarts par rapport au HWE.

Les inconvénients comprennent le besoin d'échantillons frais ou congelés et une pratique considérable de la méthodologie et de la notation du gel.

Différences et points communs entre allozyme, isozyme et isoforme

La différence notable entre allozyme, isozyme et isoforme, est basée sur leur forme. Alors que les allozymes sont différentes formes d'enzymes présentes dans différents gènes, les isozymes sont des variantes présentes dans différents allèles du même gène et les isoformes sont diverses formes de protéines résultant de modifications.

Mais elles ont toutes des points communs. Les allozymes, les isozymes et les isoformes sont des protéines. Elles réalisent toutes des réactions chimiques similaires agissant comme des catalyseurs biologiques. Elles agissent toutes comme des marqueurs pour déterminer l'évolution des différentes espèces.

Analyses par électrophorèse

L'électrophorèse des allozymes, une procédure de séparation des protéines de différentes tailles moléculaires et de charges électriques qui ont donc des taux de migration différents dans les champs électriques, est la technique la plus simple, la plus polyvalente et la moins coûteuse pour détecter les niveaux de variation génétique au sein et entre les populations. La résolution de cette technique est faible, car seules les régions codant pour les protéines de l'ADN peuvent être évaluées, et seule une petite proportion des changements dans ces régions entraînera un changement détectable dans la mobilité de la protéine.

Les allozymes sont visualisées par coloration chimique du gel électrophorétique après migration. Les différences de mobilité et la présence de variants d'allozymes sont indiquées par des positions de bande différentes sur le gel pour les homozygotes et des bandes multiples pour les hétérozygotes. Ces différentes positions de bande représentent les allozymes et donc les fréquences des gènes aux locus évalués.

L'une des premières applications de l'analyse des allozymes chez les mammifères marins a été l'évaluation classique de la variation des allozymes chez les éléphants de mer du Nord. Cette étude a discuté des effets potentiellement néfastes de la surexploitation sur les niveaux de diversité génétique.

Une autre étude analyse la variation génétique basée sur la variation des allozymes au sein et entre les populations de baleines à fanons. 17 925 baleines ont été étudiés, y compris des rorquals, à partir de 15 emplacements. Les chercheurs ont montré des différences de fréquence allélique chez les baleines dans différents hémisphères. Cependant, des études récentes recommandent la prudence lors de l'interprétation de la divergence au niveau des locus allozymes comme le reflet de la structure de la population.

Par exemple, une étude des allozymes des rorquals communs a suggéré une divergence substantielle des loci des allozymes, mais ceux-ci n'étaient pas étayés par la variation des loci des nucléotides de l'ADN, et les auteurs ont conclu que la variance des allozymes était due à la plasticité phénotypique ou au stress, plutôt que de refléter la différenciation génétique. parmi les groupes de cette espèce dans l'Atlantique Nord.

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