11- Altérations, réparations et mutations de l'ADN Flashcards
Lorsqu’il se produit un haut taux de mutation dans une cellule somatique, que ce passe-t-il?
Destruction de l’individu. Il peut se produire une perte de fonction de gènes impliqués dans le contrôle du cycle cellulaire. Cela peut causer des cancers.
Lorsqu’il se produit un haut taux de mutation dans une cellule germinale, que ce passe-t-il?
Il y a la destruction de la lignée d’une espèce parce que les mutations affectent les gamètes.
Vrai ou Faux. Tous les dommages sont propices à faire des mutations.
Faux. Certains ne sont pas mutagènes. Une mutation qui arrive dans les introns n’affecte pas les acides aminés qui formeront la protéine parce que les introns seront épissés.
Vrai ou Faux. Les introns servent de tampon pour les mutations qui peuvent survenir dans le génome.
Vrai
De quoi dépend la probabilité qu’un dommage cause une mutation? (3)
- La fréquence des dommages
- La vitesse de réparation
- Le potentiel mutagène des dommages (certains dommages sont très propices à faire des mutations et d’autres non).
Quelles sont les principales causes de mutations? (2)
- Les erreurs de réplication
- Les lésions chimiques ou physiques
Décrire les lésions chimiques ou physique de l’ADN et les 2 conséquences que cela entraîne.
- L’ADN subit des agressions constantes par des agents chimiques, naturels et artificiels (eau, oxydation dans la cellule) ou par des radiations qui cassent l’ADN ou modifient les bases(la toilette en porcelaine est l’endroit où il y a le plus de radiation ionisante).
- Entraîne 2 conséquences : mutations et le bloquage de la réplication ou de la transcription.
Qu’est-ce qu’une mutation?
Il s’agit de tout changement de séquence de l’ADN.
Quels types de mutation peuvent survenir? (2)
- Substitution : changement d’une base par une autre
- Transition : purine vers purine ou pyrimidine vers pyrimidine.
- Transversion : purine vers pyrimidine - Insertion ou délétion de 1 à plus de 1000 nucléotides : réarrangement chromosomique
Quel type de substitution est plus fréquent?
10 fois plus de transitions
Vrai ou Faux. Le mésappariement est une mutation.
faux, ce n’est pas un mutation
Combien de cycles sont nécessaires pour incorporer un mésappariement et pour fixer la mutation ?
2 cycles
Qu’est-ce qu’un mésappariement?
- Ce n’est pas une mutation.
- L’exonucléase n’a pas fait son travail correctement.
- C’est une erreur d’incorporation.
Où doit se faire la réparation d’un mésappariement ?
entre les deux cycles de réplication.
Si un dCTP est incorporé en face d’un T, quelle mutation en résulte?
Transversion
Si un dCTP est incorporé dans le brin amorce à l’opposé d’un A sur la matrice, quelle mutation résulte?
Transition
Les erreurs de réplication peuvent entraîner 2 choses, quelles sont-elles?
- Mésappariement
- Erreurs de glissement - Insertions - Déletions
Où se produisent principalement les insertions?
Dans les régions de répétitions courtes en tandem.
Comment se produisent les délétions?
Quand le brin matrice fait une boucle, la polymérase ne voit pas la boucle et donc le brin fille contient moins de nucléotides que le brin mère.
Quels sont les deux défis auxquels doivent répondre le système de réparation des mésappariements?
- Inspecter et réparer les mésappariements rapidement avant la fixation de la mutation par la réplication de l’ADN.
- Doit reconnaître le nucléotide mal apparié et non celui sur l’autre brin (par ex. reconnaître que c’est le t qui est mal apparié et non pas le t).
Expliquez la réparation des mésappariements chez E. coli grâce au système MutHLS. (6 étapes)
- MutS se promène sur l’ADN et reconnaît le mésappariement. Quand il le trouve, il recrute deux protéines MutL et MutH.
- Le complexe va se rendre au premier GATC hémiméthylé sur son chemin grâce à la force motrice de MutL. Cela active le MutH (endonucléase).
- MutH activé clive en 5’ du GATC et en 3’ du mésappariement du brin non-méthylé (brin fille).
- Une hélicase enlève un bout d’ADN contenant le mésappariement.
- L’ADN pol III remplit la brèche (pas beaucoup processive, mais pas besoin parce que ce sont quelques nucléotides).
- La ligase crée un lien phosphodiester entre les deux nucléotides.
Quel brin entre le brin mère et le brin fille est méthylé par la méthyltransférase DAM chez E. coli?
le brin mère
Sur quelle base de quelle séquence la méthyltransférase DAM méthyle-t-elle?
Sur le A dans la séquence 5’GATC
Comment est-il possible de savoir quel brin doit être retiré chez les bactéries (ex. E. coli)?
Le brin mère est méthylé quelques minutes après la réplication par la méthyltransférase DAM. Le complexe va retirer le mésappariement sur le brin fille non-méthylé.
Vrai ou Faux. Chez les eucaryotes comme chez les bactéries, pour distinguer les brins mères des brins filles, il existe le processus d’hémiméthylation.
Faux. Pas chez les eucaryotes.
Vrai ou Faux. Les eucaryotes possèdent des anologues de MutS et de MutL présents chez E. coli.
Vrai.
MutS = MSH
MutL = MLH
Quelles sont les hypothèses (3) de la réparation des mésappariements chez les eucaryotes?
- Avant d’être ligaturés, les fragments d’Ogazaki ont une cassure qui sert de point de départ à la réparation.
- Les MSH agissent avec l’anneau coulissant qui resterait lié pour servir d’ancrage à des protéines réparatrices.
- Sur le brin continu, ce n’est pas encore clair.
Les altérations de l’ADN peuvent être ____ ou ____.
endogènes
exogènes
Quelles modifications peuvent se produire suite à un dommage de l’ADN de type endogène? (2)
Une désamination de :
1. Cytosine
2. Adénine
3. Guanine
4. 5’méthylcytosine
Une dépurination : C’est une hydrolyse spontanée de la liaison N-glycosidique, entraîne une désoxyribose sans purine. La cellule met alors la base qu’elle veut et cause un mésappariement.
Décrire la désamination de la cytosine
Cytosine : devient une uracile, s’apparie donc à l’ adénine. C’est une base naturelle pour l’ARN, mais pas pour l’ADN. C’est la base la plus fréquemment désaminée. Cause une transition.
Décrire la désamination de l’adénine
Adénine : devient une hypoxanthine, s’apparie à la cytosine. Cause une transition.
Décrire la désamination de la guanine
Guanine : Devient une xanthine, s’apparie à la cytosine. Pas une mutation.
Décrire la désamination de 5’méthylcytosine
5’méthylcytosine : devient une thymine, s’apparie à une adénine. Cause une transition. C’est une base naturelle de l’ADN, mais n’est pas reconnue par les systèmes de réparation.
Vrai ou Faux. La désamination de la cytosine, adénine ou guanine se produit pendant la réplication.
Faux. C’est une réaction très rare, mais spontanée.
Quel type de désamination n’a aucun potentiel mutagène pour la cellule?
La désamination de la guanine.
Vrai ou Faux. La thymine peut subir une désamination.
Faux. La thymine ne possède pas de groupement amine.
Vrai ou Faux. La méthylation des cytosines n’est pas une altération.
vrai
CpG
5’CG ou C suivi d’un G sur le même brin.
C:G
C apparié au G
Quel est le produit d’une méthylation d’une cytosine?
5-méthylcytosine
Quelle modification peut se produire suite à un dommage de l’ADN à la fois de type exogène et endogène?
Une oxydation de :
Guanine (le type de mutation les plus fréquentes dans les cancers humains) : entraîne la formation de 8-oxoG, et s’apparie avec l’ adénine. C’est une substitution de type transversion.
La désamination de quelle base n’est pas reconnue par les systèmes de réparation?
La 5’méthylcytosine.
Pourquoi les 5’méthylcytosines sont des points chauds de mutations?
La cytosine est la plus fréquente à se faire désaminer, si elle se fait méthyler alors elle devient un T qui ne peut pas être detecté par les sytèmes de réparation.
Quelles sont les espèces réactives d’oxygène?
O2-, H2O2, OH*
Quelle est la source endogène des espèces réactives d’oxygène?
La chaîne respiratoire.
Quelles sont les sources exogènes des espèces réactives d’oxygène? (3)
- Radiations ionisantes
- Ultraviolets (rayon X et γ)
- Agents chimiques générant des radicaux libres
Quelles modifications peuvent se produire suite à un dommage de l’ADN de type exogène?
- Alkylation
- Ultraviolets (dommages directs)
- Ultraviolets (dommages indirects)
- Analogues de bases
- Agents intercalants
Décrire ce qu’est une Alkylation
Groupements méthyle ou éthyle ajoutés sur les phosphates ou les bases de l’ADN. On génère de l’O6-méthylguanine, peut s’apparier à la thymine. C’est une transition (G → A).
Décrire ce que causent les Ultraviolets (dommages directs)
cause la fusion photochimique entre 2 pyrimidines adjacentes. Peut entraîner la formation de CPD ou de 6-4PP. Formation de CPD entraîne une distortion de 7 à 9 degrés, bloque presque toutes les polymérases, sauf les translésionnelles. La formation de 6-4PP entraîne une distortion de 44 degrés de l’ADN, bloque la totalité des ADN et ARN polymérases.
Décrire ce que causent les Ultraviolets (dommages indirects)
UVA excitent d’autres chromophores cellulaires, ceux-ci vont générer des espèces d’oxygène réactives (ROS) et l’oxydation de l’ADN via ces ROS entraîne la formation de 8-OxoG.
Rayons X et γ : entraînent des cassures bicaténaires de l’ADN. Ainsi, il n’y a plus de modèle pour réparer la cassure.
Décrire ce qu’est un analogue de base
constituant qui se substitue aux bases normales. Par exemple, le 5-bromo-uracile est un analogue de la thymine, mais s’apparie à la guanine. C’est une transition. AT:GC donc (A→G et T→C)
Décrire ce que sont les Agents intercalants
Agents qui s’intercalent entre les bases de l’ADN et provoquent des additions ou des délétions d’une ou plusieurs paires de bases. Ils viennent stabiliser les boucles qui se créent sur le brin mère.
Quels sont les agents alkylants?
Nitrosamines
N-méthyl-N1-nitro-N-nitrosoguanine
Quel est le site sensible à l’alkylation?
L’oxygène du Carbone 6 de la guanine.
Les dommages directs par les ultraviolets sont causés par quels types d’ultraviolets?
UVB : 280-315 nm
UVC : 100-280 nm
Les dommages indirects par les ultraviolets sont causés par quel type d’ultraviolet?
UVA
Quels sont les 3 dommages qui peuvent survenir suite à une exposition aux UVs?
8-OxoG
CPD
6-4PP
Quelle nucléotide modifié possède le temps de désamination le plus court?
Le temps de désamination du 5’méthylcytosine dans un CPD est de quelques heures. Le 5’méthylcytosine est plus fragile lorsqu’il est oxydé dans un CPD.
Les 5’méthylcytosines sont plus susceptibles à former quoi?.
CPD
Vrai ou Faux. Les 5’méthylcytosines sont des sites hypersensibles aux transitions C → T et double CC → TT par les UV.
vrai
Expliquez le mécanisme de mutation par le BrDU (5-bromo-uracile).
- Lors de la réplication, 5BU est apparié à l’adénine à la place de la thymine.
- Le 5BU est incorporé comme si c’était une thymine standard.
Quelles sont les 2 conséquences possibles des altérations?
- Elles empêchent la réplication ou la transcription .
Ex. : CPD, 6-4PP, cassures monocaténaires ou bicaténaires. - Elles provoquent un changement permanent de l’ADN après réplication.
Ex. : Désamination, analogues de base,…
Expliquez les types de réversion directe.
- Photoréactivation : Enzymes utilisent soit l’ATP (en majorité) ou l’énergie lumineuse. La photolyase utilise UVA pour rompre les liens covalents entre les pyrimidines adjacents causé pas les UVB et UVC. Présent chez les procaryotes et les eucaryotes inférieurs (marsupiaux). La liasion se fait sans lumière (étape longue) et la lumière catalyse la réaction de lyse. Ensuite, lorsque le CPD est enlevé, l’affinité de la photolyase pour l’ADN devient nulle.
- L’action d’une méthyltransférase : Elle répare les O6-méthylguanine. Elle enlève le méthyl de la guanine et la transfert sur ses cystéines intrinsèques. C’est un mécanisme très coûteux pour la cellule parce qu’elle ne peut être utilisé qu’une seule fois. C’est une enzyme suicide.
La réversion directe est le seul vrai mécanisme de ____ et non de ____.
réparation
remplacement
Lors de l’excision de base (BER), il est nécessaire d’avoir une enzyme différente pour chaque type de dommage. Combien d’enzyme BER compte-t-on chez l’humain?
8 différentes chez l’humain.
Les enzymes responsables de la BER peuvent posséder deux activités, quelles sont-elles?
- Glycosylase: Enlève la base et Génère un site apurinique/apyrimidinique (site AP)
- AP endonucléase: Enlève le site AP et peut ensuite remplir la brèche.
Parfois, ça prend deux enzymes séparées, parfois, l’enzyme possède les deux activités.
Expliquez l’excision de base (BER).
Implique une enzyme spécifique qui va enlever seulement la base endommagée. C’est un mécanisme rapide et efficace. On a besoin d’une enzyme différente pour chaque type de dommage.
Vrai ou Faux. Lors de l’excision de base, il existe des enzymes spécifiques pour réparer la 5’méthylcytosine, les CPD et les 6-4PP.
Faux. Pour uracile et 8-oxoG
Expliquez le mécanisme de BER.
- ADN glycosylase reconnaît et enlève la base altérée
- Hydrolyse le lien glycosidique entre la base et le désxyribose. - AP endonucléase et exonucléase enlève le site AP.
- Une ADN polymérase et une ligase remplissent la brèche.
Quelle est la différence entre la BER et la réversion directe?
La réversion directe permet de réparer l’altération et de laisser les bases en place, alors que la BER enlève la base qui est endommagée pour la remplacer.
Réversion directe = réparation BER = remplacement
Quelles 3 techniques de réparation sont basées sur l’information du brin complémentaire?
- Inversion directe
- Réparation par excision d’une base (BER)
- Réparation par excision de nucléotides (NER)
L’exercision de nucléotides (NER) est spécifique ou non spécifique?
Non spécifique
De quoi s’occupe l’excision de nucléotides (NER) ?
S’occupe des dommages non reconnus par les autres mécanismes de réparation
Que reconnaît l’excision de nucléotides (NER)?
NER reconnaît une déformation de la double hélice d’ADN.
Que va enlever l’excision de nucléotides (NER)?
Enlève une partie d’ADN simple brin responsable de la déformation.
Comment la brèche de l’excision de nucléotides (NER) est-elle remplie?
Vrai ou Faux. La NER ne peut pas trouver de 8-oxoG ou d’autres modifications qui ne causent pas de distortion dans la double hélice.
vrai
Quel est le mécanisme de la NER chez les procaryotes? (6 étapes)
- UvrA et UvrB scrutent l’ADN.
- UvrA détecte les déformations de l’ADN.
- Quand la déformation est détectée, UvrB ouvre la double hélice et recrute UvrC.
- UvrC crée 2 incisions, soit à 8 nucléotides avant la lésion en 5’ et à 4-5 nucléotides de la lésion en 3’.
- Une hélicase UvrD enlève le fragment de 12-13 nucléotides contenant la lésion.
- ADN polymérase et ligase remplissent la brèche.
Vrai ou Faux. La liasion du complexe UvrA-UvrB à l’ADN nécessite l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP.
vrai
Quel est le mécanisme de la NER chez les eucaryotes? (4 étapes)
- XPC reconnaît la lésion.
- L’hélice est ouverte et stabilisée par XPA, XPD et RPA.
- XPF et XPG coupent en 5’ et en 3’ pour former un segment de 24-32 nucléotides.
- ADN polymérase et liagse remplissent la brèche.
Pourquoi le segment retiré par la NER est plus grand chez les eucaryotes que chez les procaryotes?
Parce que le complexe chez les eucaryotes est beaucoup plus grand et plus complexe.
Lorsque le ____ du NER eucaryote est affecté, le xeroderma pigmentosum est le plus dommageable. En fait, le dommage n’est jamais reconnu et donc pas remplacé.
XPC
Comme la NER est générale, pourquoi a-t-on besoin de la BER?
Certaines mutations (uracile, 8-oxoG) ne créent pas de distortion dans la double hélice, c’est pourquoi on a besoin de BER pour les détecter. La NER repère les dommages distortionnaires (CPD, 6-4PP, 5’méthylcytosine).
Vrai ou Faux. CPD est reconnu plus rapidement par la NER que 6-4PP.
Faux. C’est l’inverse parce que la distortion dans l’hélice est plus grande pour le 6-4PP, alors plus facilement détectable.
Qu’est-ce que la synthèse translésionnelle? (4)
- Quand un dommage (CPD ou site apurinique) n’est pas réparé et que l’ADN polymérase est bloquée.
- Beaucoup d’erreurs qui introduisent des mutations. Elles comportent des polymérases qui n’ont pas de fidélité puisqu’elles n’ont aucune endonucléase. La polymérase va mettre un nucléotide, souvent une adénine.
- Empêchent de faire avorter la réplication d’un chromosome.
- Incorpore un nucléotide non spécifiquement de la séquence.
Vrai ou Faux. La synthèse translésionnelle n’est pas vraiment un système de réparation, mais plutôt un système de dernière chance.
Vrai. Les dommages sont encore sur l’ADN, mais la réplication n’est pas complètement avortée.
Quel est le mécanisme de la synthèse translésionnelle chez les mammifères?
Suite à un blocage de l’ADN polymérase par un blocage, l’anneau coulissant de l’ADN pol est ubiquitiné pour recruter l’ADN polymérase translésionnelle.
Quel est le rôle de la recombinaison?
Cela permet des échanges génétiques entre deux régions homologues.
Dans quels processus est impliquée la recombinaison? (2)
- Dans la méiose
- Lors de la réparation de l’ADN.
Vrai ou Faux. Les cassures bicaténaires sont fréquentes dans le génome. Il n’y a plus de brin matrice pour servir de modèle pour NER et BER. Ainsi, on utilise le chromosome homologue comme modèle.
vrai
Vrai ou Faux. La NER et la BER peuvent fonctionner sans brin matrice comme modèle.
Faux. Il est absolument nécessaire d’avoir un brin matrice comme modèle pour la NER et la BER.
Quelles sont les causes des cassures bicaténaires?
Radiations ionisantes et autres agents mutagènes causent des cassures directement ou via un blocage de la fourche de réplication.
Quel est le mécanisme de la recombinaison homologue?
- C’est l’introduction d’une cassure d’un des brins d’ADN d’une chromosome homologue.
- Il se produit l’invasion de brin : l’appariement entre la région d’ADN simple brin d’une molécule parentale s’apparie avec son brin complémentaire dans l’autre brin.
- MIgration d’embranchement : Deux molécules sont connectées/hybridées ensemble par la jonction de Holliday. La jonction va migrer dans la région opposée à la cassure simple brin.
- Coupure de la jonction de Holliday : La coupure des brins d’ADN dans la jonction régénère 2 ADN double brins indépendants.
Quel est le mécanisme de réparation d’une cassure bicaténaire?
Il se produit une invasion avec 2 jonctions de Holliday.
À quoi sert la voie RecBCD?
À la réparation des cassures bicaténaire chez E. coli.
Quel est le mécanisme de la voie RecBCD? (4 étapes)
- RecBCD aménage l’ADn au site de cassure.
- Rec A catalyse l’échange des brins en recouvrant les séquences homologues/s’occupe de l’hybridation.
- RuvA et Ruv B catalysent la migration d’embranchement.
- RuvC permet la résolution de la jonction de Holliday.
Vrai ou Faux. RecBCD est composé d’hélicase et de nucléase.
vrai
Qu’est ce qu’est RecB?
RecB est une hélicase 3’ → 5’ lente et une nucléase.
Qu’est ce qu’est RecD?
RecD est une hélicase rapide 5’ → 3’.
Que reconnaît RecC ?
le site « chi »
Qu’est-ce que les sites « chi »?
- Séquence GCTGGTGG
- Les sites chi sont sur-représentés dans le génome d’E. coli pour qu’elle puisse rapidement trouver le site et ne pas dégrader une trop grande partie du génome avant de trouver le site chi.
Expliquez l’invasion des brins par RecA. (3 étapes)
- RecA se lie à un bout d’ADN simple brin.
- Recherche d’homologie : le complexe RecA-ADNsb est la forme active. 2 sites de liaison d’ADN, primaire : lie la molécule d’ADNsb et secondaire : lie une séquence homologue.
- Formation d’un complexe stable entre les 2 molécules d’ADN qui est appelé molécule de jonction.
Expliquez la migration d’embranchement chez E. coli. (2)
- RuvA lie spécifiquement la jonction de Holliday et recrute RuvB.
- RuvB est une ATPase hexamérique qui a une fonction hélicase qui fait migrer l’embranchement.
Expliquez la coupure de la jonction d’Holliday chez E. coli.
RuvC est une endonucléase qui se lie via RuvAB.
