10 Réplication et réparation de l'ADN Flashcards
La division des cellules nécessite quoi?
Une copie intacte et parfaite du génome.
Quelles sont les deux fonctions de l’ADN?
- Rôle dans la stabilité de l’information (maintenir la fidèlité)
- Rôle dans la transmission (pour que tout soit transmit)
Quelles sont les trois concepts à maintenir pour assurer le rôle de gardien de l’information génétique?
La réplication est fidèle.
Des mécanismes de réparation efficaces.
Transfert de l’information à l’ARN.
Décrit la réplication semi-conservative.
La réplication aboutit ainsi à 2 molécules-filles d’ADN bicaténaire, chacune formée d’un brin parental et d’un brin nouvellement synthétisé.
Quelle expérience a permis de confirmer la réplication semi-conservative?
L’expérience de Meselson-Stahl en 1958. Il a utilisé des isotopes d’azote, N15 (plus lourd) et N14 (plus léger)
Par quelle enzyme est catalysée la synthèse de l’ADN?
Par des ADN polymérases (polymérization des nucléotides)
Quelles sont les trois nécessitées pour l’ADN polymérase?
- Requiert des désoxynucléosides 5’-triphosphates
- Nécessite une amorce afin de débuter (ARN)
- Procède toujours en direction 5’ -> 3’ (du phosphate libre au OH libre)
Par quoi est initié la réplication de l’ADN?
Les origines de réplication
Afin de dupliquer le duplex d’ADN, qu’est-ce qu’il doit arriver?
L’ADN double brin doit être séparé en deux brins-matrice, initié aux régions nommées Origines de réplication, des régions riches en AT
Quelle enzyme sépare le double brin d’ADN?
Des hélicases
La protéine provenant du gène dnaA dans le E.coli permet quoi?
Elle s’attache spécifiquement à la séquence OriC et y produit une dénaturation localisée de l’hélice d’ADN. Deux réplicateurs s’attachent à ce site et commence à répliquer le chromosome dans les 2 sens.
Quelle est la séquence dans les procaryotes qui déclenche le déroulement de l’ADN par l’hélicase?
OriC: 3 répitions de 13 pb + 4 répétitions de 9 pb
Quelle est la séquence reconnue dans les eucaryotes?
dépendre plutôt de la structure de la chromatine
Comment s’appelle le complexe qui reconnait l’origine de la réplication?
ORC (origin recognition complex)
Comment est-ce que l’ORC reconnait les origines de réplication?
Un complexe protéique de six sous-unités qui lie les origines de réplication et s’associe à d’autres protéines pour recruter l’hélicase. Le complexe possède une activité hélicase qui permet de séparer le double brin pour initier la réplication.
Quelle est la différence des origines de réplication entre le E.coli et les eucaryotes?
Chez les E.coli, il y a seulement une origine de réplication, tandis que chez les eucarytoes, il y a un grand nombre d’origines de réplication distinctes.
Comment dupliquer une molécule d’ADN aussi longue en un temps raisonnable?
L’utilisation de plusieurs origines de réplication. Cependant, le processus de synthèse est plus lent que chez les bactéries.
Quelle est la deuxième étape de la réplication?
Le duplex d’ADN est dénaturé, puis déroulé par une hélicase.
Que fait la topoisomérase?
Le déroulement du double hélice pose des problèmes comme des noeuds et des enroulement. La topoisomérase permet le relâchement du surenroulement de l’ADN.
Comment est-ce que la topoisomérase peut relâcher les surenroulement de l’ADN?
Elle clive un des brin, se qui permet de relâcher la torsion. Elle le répare lorsque il n’y a plus d’enroulement.
Comment se déroule la réplication à double sens de l’ADN chez les procaryotes?
La réplication du chromosome démarre à un site unique, l’origine de réplication. Le réplisome et capable de procéder aux réactions de polymérisation. Chacune des 2 fourches de réplication possède un réplisome. Au site de terminaison, les 2 chromosomes se séparent.
Que fait une amorce d’ARN (primase)
Elle est requise pour la synthèse du brin avancé et est synthétisée à l’origine de réplication.
Quels sont les avantages de l’utilisation d’amorces d’ARN?
- Les amorces sont ajoutées sans contôle-qualité (basé sur la complémentarité)
- L’ARN pourra être facilement reconnu comme “non-ADN” puis dégradé
- Conservation de l’ADN seulement (dupliqué très fidèlement)
Quelle enzyme catalyse la réactoin de polymérisation complémentaire au brin-matrice à partir de l’amorce?
ADN polymérase alpha. La polymérisation se fait dans la même direction que la fourche se divise. ADN pol alpha sera remplacée par ADN poly delta afin de poursuivre la polymérisation.
Quelles sont les 3 types d’ADN polymérases chez E.coli?
ADN pol I, II, III
(I,II,III correspondent à la nomenclature des ADN polymérases chez les procaryotes. Les lettres grecs sont utilisés pour les eucaryotes).
Quelle est la fonction de l’ADN pol I?
Elle répare l’ADN et prend part à la synthèse de l’un des brins au cours de la réplication.
Quelle est la fonction de l’ADN pol II?
Collabore à la réparation de l’ADN
Quelle est la fonction de l’ADN pol III?
Composant-clef du réplicateur et enzyme principal de la réplication de l’ADN, assure l’élongation de la chaîne au cours de sa réplication.
Quel est le minimum d’ADN polymérases chez les mammifères?
4 types d’ADN polymérases (alpha, beta, gamma et delta)
Quelle est la fonction de ADN pol alpha et delta?
Effectuent les étapes d’allongement de la réplication d’ADN
Quelle est la fonction de l’ADN polymérase beta?
Une enzyme de réparation présente dans le noyau
Quelle est la fonction de l’ADN pol gamma?
Sert à répliquer l’ADN mitochondrial
Comment se fait l’élongation de la chaîne et dans quelle direction?
Via un transfert de groupement nucléotidyle. La synthèse de l’ADN polymérase progresse toujours en direction 5’ -> 3’
Explique le transfert du groupement nucléotidyle.
Le OH libre à l’extrémité 3’ créé un lien phosphodiester avec le premier phosphate de dNTP (désoxynucléotide triphosphate). Cela brise le lien entre le premier et deuxième phosphate, se qui relâche PPi. Le produit est une extrémité 5’ avec un phosphate libre et une extrémité 3’ avec un OH libre.
Quel brin est le brin avancé?
Le brin avancé est le brin néoformé dans le sens de la fourche.
Quel brin est le brin retardé?
Le brin retardé est celui en sens inverse de la fourche.
Quels sont les deux complexes qui font la synthèse du brin avancé et du brin retardé?
Un dimère de l’holoenzyme d’ADN polymérase III qui sont placés à la fourche.
Comment se fait la synthèse du brin retardé d’ADN?
La synthèse est discontinue. Le brin retardé est synthétisé en petits fragments 5’ -> 3’ dans le sens opposé à celui du déplacement de la fourche.
Comment s’appelle les petits fragments du brin retardé?
Fragments d’Okazaki
Comment se font les fragments d’Okazaki?
Comme les deux brins de la matrice sont antiparallèles, la matrice du brin retardé s’écarte en une boucle. La boucle tombe et la synthèse recommence à partir d’une nouvelle amorce d’ARN.
Par quelle enzyme est prolongée l’amorce complémentaire à partir de son extrémité 3’?
ADN polymérase III pour former un fragment Okazaki
Quelle enzyme digère l’amorce d’ARN?
Rnase H
Quelle enzyme remplace les ARN par l’ADN lorsque Rnase H a digérée l’amorce?
ADN polymérase I chez les procaryotes et ADN polymérase delta, chez les eucaryotes.
Quelle enzyme relie les fragments d’Okazaki adjacents?
ADN ligase
Comment se fait la dégradation des amorces d’ARN par la RNAse H?
Par l’hydrolyse du brin d’ADN dans un double brin hybride ADN:ARN. Cela libère des extrémitiés 5’ phosphate et 3’ OH. L’enzyme possède un domaine HBD (Hybrid Binding Domain) et un domaine catalytique (H-domain).
Par quoi est-ce que la fidélité de la réplication est maintenue?
La polymérase ajoute un nouveau nucléotide seulement lorsque le précédent est complémentaire au brin-matrice.
Quelle caractéristique de l’ADN polymérase permet la correction des erreurs de réplication?
Elle possède une activité 3’-5’ exonucléase qui permet le proof-reading. En présence d’une erreur (ex mauvaise complémentarité), la polymérase recule, enlève le nucléotide erroné, puis reprend la synthèse.
Est-ce que la synthèse de l’ARN a plus d’erreurs ou d’ADN et pourquoi?
La synthèse d’ARN (1 erreur/10^4). Cela est parce que l’ARN est un intermédiaire de la transmission d’information, elle a une demie-vie plus courte alors elle ne reste pas pour toujours comme l’ADN qui contient toute l’information génétique d’un organisme.
Où s’achève la réplication du chromosome d’E.coli?
Au site de terminaison, qui porte des séquences servant de sites de liaison à une protéine dite de fixation au terminateur (protéine tus)
Comment est-ce que la protéine tus empêche la fourche de dépasser la région du site de terminaison?
En inhibant l’activité hélicase du réplicateur
Comment est-ce que la terminaison de la réplication survient chez les eucaryotes?
Lors de la rencontre de deux réplisomes provenant de deux origines de réplication différentes (lorsqu’on arrive au télomère).
Où s’arrête l’ADN polymérase?
Aux nucléosomes
Par quelle autre caractéristique la réplication d’ADn chez les eucaryotes se diffère des procaryotes?
L’ADN eucaryote est tassé en chromatine. La réplication des chromosomes eucaryotes s’accompagne d’une synthèse concomitante d’histones.
Quelle est la fonction des histones?
Ils vont se fixer à l’ADN en arrière de la fourche de réplication, peu de temps après la synthèse des nouveaux brins.
Pourquoi est-ce que l’ADN est la seule macromolécules que la cellule peut réparer?
Les lésions dans l’ADN menacent plus l’intégrité de l’organisme que le surcroît de dépenses énergétiques investi dans la réparation de l’ADN.
Comment est-ce que l’ADN endommagé menace l’organisme?
Les lésions touchant un gène codant pour une protéine essentielle peuvent entraîner la mort. L’accumulation de dommages causés à l’ADN au cours du temps aboutit également à une perte progressive de fonctions cellulaires ou à une croissance anarchique des cellules.
Quelles sont les 5 types de voies de réparation de l’ADN?
- Par une enzyme
- Réparation par excision de base (BER)
- Réparation par excision de nucléotide (NER)
- Non-homologous end-joining (NHEJ)
- Recombinaison homologue (HR)
Que fait BER?
Corrige les lésions les plus fréquentes de l’ADN
Que fait NER?
Corrige la deuxième forme la plus fréquente de lésion de l’ADN
Que fait NHEJ?
Répare les cassures doubles-brins par jonction des extrémités
Que fait HR?
Restaure les molécules d’ADN cassées par recombinaison homologue.
Qu’est-ce que sont les dimères de thymines et par quoi sont-ils causé?
Une dimérisation des thymines empilées de l’ADN bicaténaire, causé par la sensibilité de l’ADN aux rayons UV. (TT –> T^T)
Quelle enzyme s’implique dans le mécanisme de réparation des dimères thymines? (Photoréactivation)
Photolyase
Comment fonctionne l’enzyme photolyase?
Elle est une enzyme photoactivatrice qui va se fixer sur l’ADN en face du dimère de thymine. Dès que le complexe ADN-enzyme est activé par la lumière (spectre visible), la réaction de dimérisation s’inverse).
Comment s’appelle l’enzyme qui est impliquée dans BER?
ADN glycosylases
Que font les ADN glycosylases?
Elles catalysent l’élimination des bases altérées par hydrolyse de la liaison N-glycosidique.
Dans quelle exemple est-ce que BER va être impliqué?
La désamination hydrolytique de la cytosine forme de l’uracile. Dans l’eau, la cytosine peut se désaminé et peut devenir de l’uracile, qu’on trouve pas dans l’ADN. Cela est reconnue et BER enlève le U.
Pour quelle dommage est utilisé NER?
Pour la réparation des dommages causés par la lumière UV et les radicaux libres.
Comment fonctionne NER?
Un segment contenant le nucléotide endommagé et environ 30 de ses voisins est enlevé et la lacune qui en résulte est comblée par une ADN polymérase.
Quelle voie de réparation est propice aux erreurs?
NHEJ
Comment est-ce que Ku fonctionne?
Elle reconnaît des extrémités libres des doubles hélices.
Comment fonctionne l’HR?
Elle nécessite une autre molécule d’ADN double brin homologue. Pour qu’un simple brin d’ADN puisse envahir l’autre molécule d’ADN homologue, des protéines de recombinaison liant l’ADN simple-brin sont nécessaires. Moins propice aux erreurs.
Par quoi sont causés les cassures de la double hélice et comment est-ce qu’ils sont réparées (NHEJ)?
Dommage causé par les radiations et les radicaux libres. Ku recrute des exonucléases et des polymérases qui font le rognage et allongement des brins. ADN ligase finit la réparation.
Liste les enzymes et protéines impliquées dans la réplication de l’ADN en ordre et nomme leur fonction:
- ADN polymérase: delta alpha
- Primase
- RNAse H
- ORC/dnaA
- ADN ligase
- Hélicase
- Topoisomérase
- ORC/dnaA: origines de réplication qui sont les régions où la réplication se commence
- Hélicase: sépare l’hélice en deux brins
- Topoisomérase: clive un brin pour relâcher la tension de torsion et enroulement causé par l’hélicase
- Primase: place un amorce d’ARN pour servir comme template pour l’ADN polymérase alpha.
- ADN polymérase delta: continue la polymérisation d’ADN après ADN pol alpha
- ADN ligase unit les fragments d’Okazaki du brin retardé
- RNAse H: dégère l’ARN
