2.3 : mécanismes de réplication chez les procaryotes Flashcards
Chez E. coli, par quoi est prise en charge la réplication de l’ADN? Comment cela fonctionne?
- Le réplisome
- Lorsque le réplisome se déplace le long de l’ADN, les brins parentaux se déroulent et les brins filles sont synthétisés.
Qu’est-ce que le réplisome?
Gros complexe protéique associé à la fourche de réplication qui ne peut être isolé sous cette forme (action de plusieurs protéines) → associé à la réplication de l’ADN chez E. coli
Qu’est-ce que le primosome? Dans quoi est-il impliqué?
- Sous-complexe protéique du réplisome
- Impliqué dans l’initiation de la synthèse de chaque fragment d’Okazaki durant la réplication du brin retardé
De quoi est composé le primosome?
- DnaB (hélicase)
- DnaG (primase)
- Autres protéines
Vrai ou faux :
La primase est une composante permanente du primosome
Faux, pas une composante permanente. Elle s’associe à l’hélicase à chaque évènement d’amorçage.
Quelle SU de pol III les 2 brins doivent-ils traverser lors de la synthèse simultanée? Dans quel sens?
- SU alpha
- Brin avancé : 5’-3’
- Brin retardé : 3’-5’ (PAS DE SENS) → modèle du trombone = solution
Modèle du trombone : lorsque la SU alpha de Pol III se lie à l’amorce d’ARN, Beta interagit avec?
Le coeur (site) catalytique
Que permet le modèle du trombone?
Permet la synthèse de la matrice du brin retardé dans le sens 5’-3’ (boucle)
Modèle du trombone :
Les 2 SU α de pol III sont dans des orientations…? Les 2 SU τ sont liées à…?
- Opposées → les 2 sites catalytiques sont en sens inverse
- Liées à l’hélicase → permet l’interaction avec les ADN polymérases
Modèle du trombone :
Que fait l’hélicase?
Se déplace sur la matrice du brin retardé en sens 5’-3’
La protéine SSB recouvre…?
L’ADN simple brin
La réplication coordonnée des brins avancé et retardé est effectuée par?
2 centres catalytiques de Pol III
Qu’est-ce qui est requis comme point de départ pour l’ADN polymérase?
L’extrémité 3’-OH de l’amorce synthétisée par la primase et l’hélicase (primosome)
Que permet la liaison de pol III à l’hélicase DnaB? Sans cette liaison, que se passe-t-il?
- D’augmenter de 10x la vitesse de séparation des brins parentaux
- L’hélicase se déplacerait plus lentement sans cette liaison → L’ADN polymérase répliquerait l’ADN + vite que l’hélicase sépare les brins → Pol III rattraperait DnaB et reformerait le réplisome complet
Qu’est-ce qui charge/décharge les attaches β?
- Chargeur d’attache : complexe γ
Vrai ou faux :
La SU α et le complexe γ de Pol III se lient au même site de l’attache β. Explique
- Vrai, si α est liée à β, γ ne peut s’y associer.
- Il faut que α se libère de la vielle attache (fin synthèse fragment Oka) pour que γ puisse se lier à cette dernière et la retirer.
Quand est-ce qu’une nouvelle attache β est chargée sur une amorce d’ARN nouvellement synthétisée?
Avant que la synthèse du fragment d’Okazaki soit complétée
Vrai ou faux :
Il n’y a qu’une seule copie de l’attache β dans la cellule.
Faux, il y en a plusieurs. Quand une copie est requise, elle est recrutée → ADN polymérase est transférée d’une attache β à une autre lors de la synthèse du brin retardé.
Où est initiée la réplication de l’ADN chez E. coli? À l’aide de quelle protéine?
- Au locus OriC
- Avec la protéine DnaA
Vrai ou faux :
Les chromosomes de bactéries n’ont qu’une seule origine de réplication.
Vrai
Quelle est la principale fonction de l’origine de réplication?
Fournir la première amorce qui est requise par pol III pour débuter la synthèse d’ADN
Comment est l’origine de réplication d’E. coli (et d’autres entérobactéries)?
Segment de 245 pb dont la séquence est très conservée
OriC contient des séquences de __ pb et de __ pb. Combien de types et segments?
- 9 pb → 2 types → 4 segments
- 13 pb → 1 type → 3 segments
Comme l’initiation de la réplication se déroule-t-elle?
- La concentration de DnaA augmente → environ 30 copies se lient avec les 4 segments de 9 pb
- Liaison de DnaA entraîne la fusion de la région contenant les 3 segments de 13 pb → ouverture dans l’ADn
- Deux complexes DnaB6-DnaC6 se lie à cette ouverture et DnaC est libéré. Prêt pour la réplication
Comment la première amorce d’ARN est-elle synthétisée?
- DnaB agrandit la région désapariée
- Primase reconnaît DnaB et s’y lie ainsi qu’à l’ADN
- Complexe DnaB-primase se déplace sur l’ADN en sens 5’-3’ et la primase fabrique l’amorce d’ARN requise pour l’ADN polymérase qui va ensuite faire la synthèse du premier fragment d’Okazaki
- Pol III s’assemble sur DnaB-primase et utilise l’amorce pour débuter synthèse
Comment est le mouvement de l’ADN par rapport à la machinerie de réplication?
Hypothèse : machinerie de réplication de l’ADN serait statique dans la cellule → c’est l’ADN qui bouge
Que requiert l’initiation de la réplication?
Une ARN-polymérase ADN-dépendante.
2 promoteurs sont situés près de l’origine de réplication. Les 2 pointent vers…? Leur rôle?
- Pointent vers l’origine
- Rôle : amène la formation d’une boucle R et donc stimulent la formation d’un complexe ouvert à l’origine
À l’OriC, la protéine Hu se lie à…? Afin de ?
Se lie à la boucle R afin de faciliter la fusion de l’ADN et promouvoir la formation d’ADN superenroulé négativement → requis pour la liaison de DnaA
Est-ce que l’initiation de la réplication chez E. coli est contrôlée? Explique
Oui, de manière très stricte.
- La réplication du chromosome n’est initiée qu’une fois par division cellulaire
Est-ce que le chromosome peut présenter plusieurs fourches de réplication?
Oui, selon la durée de la division cellulaire (dépend des conditions de culture → milieu pauvre ou riche, de 20 min à 10h)
Combien de temps sépare l’initiation de la réplication et la division cellulaire? Explique
Un temps fixe de 60 min
- 40 minutes pour la réplication (environ 1000 nt/sec)
- 20 min pour la ségrégation des composantes de la cellule et la formation du septum
Quand peut-on observer plus de 2 fourches de réplication chez E. coli?
- Quand le temps de dédoublement est plus petit que 60 min
- Cellules doivent réinitier un cycle de réplication avant que la division cellulaire précédente soit terminée
Qu’est-ce qui déclenche un cycle de réplication? Pourquoi OriC n’est pas activée en tout temps?
Mécanisme n’est pas connu
- MAIS méthylation de l’ADN joue un rôle important dans le régulation de la réplication
Que fait la méthylase DAM?
- Reconnaît la séquence palindromique GATC qui est répétée 11x dans à l’OriC
- Ajoute un groupement méthyl (CH3) à la position N6 de l’adénine qui se trouve dans les brins opposés de chaque répétition
Que permet le degré de méthylation du palindrome GATC?
Permet à la machinerie d’initiation de distinguer une origine répliquée d’une origine non répliquée → 2 molécules d’ADN hémi-méthylées sont produites suite au passage de la fourche de réplication
Vrai ou faux :
Une origine hémi-méthylée peut être reconnue par le système d’activation DnaA/DnaB/DnaC.
Faux!!!! OriC ne pourra pas être activée tant qu’elle ne sera pas complètement méthylée (avec la méthylase DAM)
Comment est l’origine de réplication pendant les 10 minutes suivant l’initiation de la réplication?
Dans un état séquestré → l’origine qui est hémi-méthylée est associée à la protéine SeqA et la ré-initiation est réprimée
Que fait la protéine SeqA? que se passe-t-il lorsqu’elle est relâchée?
Protéine inhibitrice de la réplication → Lorsqu’elle est relâchée, Dam peut agir sur l’origine pour la méthyler complètement.
Où se termine la réplication du génome d’E. coli?
Dans une région de 350 kb contenant 6 sites de 23 pb presque identiques, appelés sites Ter.
Comment se déroule la terminaison de la réplication?
- La fourche #1 traverse terF, terB et terC mais s’arrête lorsqu’elle rencontre terA, terD ou terE.
- La fourche #2 traverse terE, terD et terA mais s’arrête lorsqu’elle rencontre terC, terB ou terF.
Qu’assure la disposition des sites de terminaison?
Que les 2 fourches de réplication se rencontrent dans la région de terminaison même si l’une d’elle y arrive avant l’autre.
Quelle protéine est requise pour l’arrêt de la progression d’une fourche de réplication? Son rôle ?
- Protéine TUS → se lie spécifiquement à chaque site ter
- Inhibe DnaB (hélicase) → met fin à la progression de la fourche
Protéine Tus met fin à la progression de la fourche de réplication, mais dans une seule direction seulement. Pourquoi?
En raison de sa nature asymétrique
- Complexe TUS-ter a 2 faces → côté permissif et côté non permissif
- Côté permissif permet le passe de l’hélicase DnaB, mais le côté non-permissif ne le permet pas → MUR qui bloque la réplication
Quelle protéine inhibe DnaB?
Protéine TUS
Quelle est l’étape finale de la réplication du génome d’E. coli? Quelle enzyme catalyse la réaction?
Séparation des deux molécules d’ADN filles → catalysée par la topoisomérase II (sépare en casant les 2 ADN filles et en religaturant après)
Bactériophage M13 : après son entrée dans E. coli, l’ADN circulaire simple-brin de M13 (brin +) est converti en…?
En une forme duplex circulaire appelée forme réplicative (RF)
Comment est la forme RF du bactériophage M13?
Soit superenroulée (RFI) ou porteuse d’une cassure simple-brin (RFII)
À quel brin du génome d’E. coli s’apparente la synthèse du brin - à partir du brin + chez le bactériophage M13?
Au brin avancé
M13 : forme infectieuse = ____ brin, forme réplicative = ____ brin
- Simple-brin
- Double
Comment est l’ADN du phage ΦX174?
Petit ADN simple brin, comme M13, mais la conversion de la forme infectieuse en forme réplicative est plus complexe.
Comment se fait la conversion de la forme virale en forme réplicative chez le phage ΦX174?
Se fait grâce au primosome, réplication du brin - s’apparente à la synthèse du brin retardé dans l’ADN duplex
Qu’est-ce que le mode de réplication d’un ADN circulaire par le mode en cercle tournant? (mode σ)
- Mode de réplication fréquemment observé chez les bactériophages
- Produit une molécule simple brin multimérique dans laquelle plusieurs unités de génomes sont liées en tandem
À quoi peut servir le mode de réplication en cercle tournant?
- Divers buts in vivo
- Peut générer des monomères circulaires simple ou double brin qui pourront être empaquetés dans des particules de phages
Comment est synthétisé le brin + de ΦX174 sur la matrice RFI?
Selon une variante du mode σ appelé mode en cercle tournant avec boucle.
