3- ADN COPY Flashcards
Que sont les nucléotides
Unités de base des acides nucléiques (ADN et ARN)
Qu’est-ce qu’un nucléoside
Base+sucre
Qu’est-ce qu’un nucléotide
Base (C1)+sucre+Phosphate (C5)
Quelles sont les bazes azotées
A et G =purine (2 cycles)
T et C et U = pyrimidine
Quelles sont les bases azotées de l’ADN et de l’ARN
ADN=AGTC
ARN=AGUC
Quelle est la différence du sucre dans l’ADN et l’ARN
ARN=ribose (OH sur le C2)
ADN=désoxyribose (Pas de OH, H sur C2)
Quelle est la distinction fondamentale entre le ribose et désoxyribose
OH du ribose est très réactif, donc ARN pas stable, alors que ADN est plus stable, car H pas très réactif.
Décrit les phosphates des nucléotides
Lié au C5
Mono-phosphate, di-phosphate, tri-phospate
Si la base est l’adénine=adénosine mono,di ou triphosphate
Qu’est-ce que le lien phosphodiester
(équivalent des liens peptidiques dans les protéines)
Dans ADN ou ARN, nucléotides sont liés par des liens phosphodiesters entre les C 5’ et 3’ des sucres
Comment sont les sucres des nucléotides
Pentose (ribose)
Comment se forme un lien phosphodiester
Nucléotides unis par des liens phosphodiesters / Phosphates impliqués dans les liens confèrent une charge négative à l’ADN
Décrit la structure hélicoïdale de l’ADN
1) Double hélice
2) Les brins ont une polarité 5’-3’
3) Brins d’ADN sont antiparallèles et complémentaires (A avec T et G avec C)
Qu’est-ce que le squelette de l’ADN
Enchaînement de sucres et des phosphate
Combien de ponts-H sont formés dans l’appariement des bases
A-T=2
G-C=3, donc plus forts
Qu’est-ce qui est à l’intérieur et à l’extérieur de l’hélice
Ext=sucres et phosphate
Int=Bases azotées
Quels sont les sillons de l’ADN
Sillon mineur et majeur
Comment sont les protéines se liant à l’ADN
Basiques (chargées +) car l’ADN est chargé -
(car si c’était acide et chargé -, il y aurait de la répulsion avec l’ADN)
Que permet le sillon majeur
Un accès plus facile aux bases pour les enzymes (que via le sillon mineur par exemple)
Combien de paires de nucléotides par tour d’hélice
10 paires
Comment est la réplication de l’ADN
Semi-conservative (on garde un brin de l’ADN originale et on créé un nouveau brin)
Quand a lieu la réplication de l’ADN
Dans la phase S de l’interphase
Quels sont les éléments requis pour répliquer adéquatement un chromosome
1) Télomères (extrémités des chromosomes)
2) Origines de réplication
3) Centromère (s’attache au fuseau mitotique)
Où débute la réplication de l’ADN
Au niveau des origines de réplication
Comment se fait la synthèse de l’ADN ?
Bidirectionnelle
Les deux fourches de réplication (en forme de Y, deux fourches de réplication formées à chaque origine de réplication) s’éloignent dans des directions opposées à partir de multiples origines de réplication dans les chromosomes
Comment est ouvert l’ADN lors de la réplication ?
Protéines d’initiation
À quoi sert l’ADN simple brin dans la réplication
L’ADN simple brin va servir de matrice
Qu’est-ce qui est reconnu durant l’origine de réplication par des protéines spécifiques?
Région riche en appariement des bases A-T (moins stables; 2 ponts-H, car + facile à ouvrir que si c’était G-C (3 ponts-H))
1) L’origine est reconnue par des protéines d’initiation qui ouvrent l’hélice séparant les brins. Crée assez d’espace pour que l’hélicase se lie à l’ADN.
2) Liaison de l’HÉLICASE (fonction d’ouvrir l’ADN double-brin, dézipe l’ADN en brisant les ponts H).
3) Liaison de la PRIMASE (fait des petites amorces en ARN).
4) -> formation du complexe PRIMASE-HÉLICASE.
LA RÉPLICATION DE L’ADN EST UN PROCESSUS ENZYMATIQUE EFECTUÉ PAR L’ADN POLYMÉRASE.
Quelles sont les contraintes de l’ADN polymérase
1- Elle ne peut synthétiser que dans le sens 5’-3’ (sens de formation des liens phosphodiesters).
2- Elle requiert une amorce d’ADN ou d’ARN (car elle ne peut pas initier la réplication, doit ajouter un nouveau nucléotide à un bout 3’ OH déjà existant).
3- Elle requiert une matrice (brin matrice à copier, région simple brin)
À partir d’où se fait l’ajout de nucléotides par l’ADN polymérase
3’ OH du brin amorce
D’ou vient l’énergie pour la polymérisation
Les nucléotides triphosphates fournissent l’énergie requise pour la polymérisation
La coupure de 2 phosphates fournit de l’énergie qui est couplée, par l’ADN polymérase, à la réaction de polymérisation
Comment se fait la réplication après la liaison de l’hélicase
Liaison de la primase (fait des petites amorces en ARN)
Formation du complexe primase-hélicase
Comment se fait la réplication au niveau de la fourche
Au niveau de chaque fourche, la synthèse d’ADN se fait sur les deux brins dans le sens 5’-3’, donc dans le sens 3’-5’ du brin matrice.
Il y a le brin tardif et le brin conducteur.
À quoi servent les single-stranded DNA binding proteins
Pour éviter que l’ADN simple brin s’enroule en faisant des liens entre les bases complémentaires du même brin et empêcher la réplication
Comment se fait la synthèse d’ADN dans le brin conducteur et tardif (retardé)
Conducteur: Synthèse d’ADN continue à partir d’une seule amorce
Retardé: doit être synthétisé de façon discontinue, sous forme de courts fragments (fragments d’Okazaki) qui seront ensuite réunis bout à bout
Qu’est-ce qui reste entre 2 fragments d’Okazaki
Nick: brèche ou cupure simple brin, rupture (manque) d’un lien phosphodiester
Qu’est-ce qui selle les nick (brèche entre 2 fragments d’Okazaki)
ADN ligase, en créant un lien phosphodiester cérant une continuité dans le brin d’ADN
Décrit l’extension et le remplacement de l’amorce sur le brin tardif chez E coli
1) Extension de l’amorce ARN par l’ADN polymérase III
2) Finalisation de l’extension de l’amorce en ARN par l’ADN polymérase III
3) Remplacement de l’amorce d’ARN par de l’ADN par l’ADN polymérase I
4) Ligation du nouveau fragment d’Okazaki à la chaine en croissance par l’ADN ligase
Décrit l’ADN polymérase dans le brin tardif
ADN polymérase avance jusqu’à l’amorce suivante
Une activité ribonucléase élimine l’amorce en ARN
Une ADN polymérase de réparation complète l’ADN entre ;es fragments d’Okazaki
Une ligase selle le « nick »
Décrit les principales protéines impliquées dans la réplication chez E coli (IL FAUT LES CONNAÎTRE PAR <3)
Primase: ARN polymérase qui ne requiert pas d’amorce pour polymériser des ribonucléotides. Synthétise des amorces d’ARN à partir d’une matrice d’ADN.
ADN polymérase III: Utilise les amorces d’ARN sur le brin retardé pour synthétiser les fragments d’Okazaki du brin tardif. Une seule amorce d’ARN est requise pour synthétiser le brin conducteur.
ADN polymérase I: Enzyme avec 2 activités: Activité de nucléase (enlève l’amorce d’ARN) et activité d’ADN polymérase dite de réparation.
ADN ligase: Une enzyme lie 2 bouts d’ADN en créant un lien phosphodiester et en utilisant de l’ATP..
Sliding clamp: Clamp coulissant, protéine circulaire maintient l’ADN polymérase et l’ADN pendant la synthèse d’ADN.
SSB (Single Stranded Binding) protein : protéine fixant l’ADN simple brin, dont son rôle est d’empêcher ce brin de s’apparier avec son brin complémentaire.
Hélicase: sépare les brins/Protéines de liaison à l’ADN simple brin maintiennent brins séparés.
Décrit la dynamique de relâche du brin retardé par la polymérase
Dans ce schéma, on peut voir deux ADN polymérases qui collaborent pour synthétiser le brin
conducteur et le brin retardé. Ici sur le brin retardé, la polymérase qui vient de terminer de synthétiser
le fragment d’Okazaki sera placée pour continuer la synthèse d’une nouvelle amorce d’ARN (voir
dynamique de relâche du brin retardé par la polymérase dans le vidéo 6a)
Qu’arrive-t-il avec l’avancement de la fourche de réplication
À mesure que l’hélicase ouvre l’hélice, il en résulte un SUPER-ENROULEMENT EN AVAL (après) de la fourche.
Que fait la topoisomérase
Relâche le stress du super-enroulement en faisant une coupure simple-brin dans l’ADN, en aval de la fourche de réplication et en re-ligant le brin d’ADN coupé.
Décrit le problème de la synthèse discontinue
Après dégradation de l’amorce en ARN, il reste un bout de matrice non répliqué des brins tardifs aux extrémités du chromosome (les télomères), car l’ADN polymérase ne peut pas démarrer la synthèse d’ADN dans le vide, elle a besoin d’un bout 3’OH de l’amorce.
La primase a besoin d’une matrice pour synthétiser l’Amorce.
On perdrait donc un bout d’ADN à chaque réplication.
IL Y UN RISQUE DE PERDRE DE L’INFO CHROMOSOMIQUE IMPORTANTE SI ON PERD UN BOUT D’ADN À CHAQUE NOUVELLE RÉPLICATION DES CHROMOSOMES.
Quelle est la solution au problème au bout des brins discontinus
L’enzyme TÉLOMÉRASE ajoute une séquence répétée d’ADN à l’extrémité 3’OH du brin matrice du brin tardif
Cela permet d’allonger l’extrémité des chromosomes et d’assurer leur intégrité lors de la réplication
Que fait la télomérase
Elle reconnait des séquences spécifiques des extrémités des chromosomes auxquelles elle se lie pour y ajouter des séquences répétées qui serviront de matrice à la réplication des extrémités des chromosomes eucaryotes. Cela évite la perte de séquences importantes aux extrémités chromosomiques.
Deuxième slide :
La TÉLOMÉRASE se fixe par complémentarité à la matrice pour permettre à l’ADN de s’ALLONGER d’un segment d’ADN répété 1500 fois (TGGGGTTG)
SA COMPOSANTE ARN COMPLÉMENTAIRE (3’ACCCCAAC5’), sert comme matrice pour sa COMPOSANTE PROTÉIQUE qui fait la synthèse des segments répétés et de l’élongation du brin dans le sens 5’-3’.
De quoi est composé le télomère?
Segment d’ADN répété 1500 fois (TGGGGTTG) environ 10 000 nucléotides répétés
Sa composante ARN complémentaire (3’ACCCCAAC5’) sert comme matrice pour sa composante protéique qui fait la synthèse des segments répétés et de l’élongation du brin dans le sens 5’-3’
Il n’y a donc pas de problème avec la perte de séquences d’ADN,car il n’y a aucune info importante
Quelles sont les deux parties de la télomérase?
Partie protéique : Activité d’ADN polymérase capable d’utiliser de l’ARN comme matrice (activité de transcriptase inverse).
Partie ARN : matrice d’ARN faisant partie intégrante de la télomérase.
Décrit le mécanisme de la télomérase
Extension du brin complémentaire au brin retardé. La télomérase agit comme une polymérase utilisant son ARN comme matrice
La télomérase se re-apparie avec l’extrémité de la séquence ajoutée plusieurs fois ici. Plusieurs séquences répétées peuvent ainsi être ajoutéeen tandem
Le brin retardé est complété par la polymérase alpha, qui elle porte une activité primase
Où est active la télomérase?
Uniquement active dans les gamètes et les cellules souches (non différenciées et embryonnaires).
Le vieillissement est en partie dû à la perte de l’activité télomérase dans les cellules somatiques, ce qui raccourcit progressivement les télomères.
Dans quelles situations peut se réactiver la télomérase?
Dans certains types de cancer (métastases, tumeur tardive)
Combien de nucléotides sont perdus par division?
En moyenne, il y a environ 10 000 nucléotides répétés dans le télomère et une perte de 200 à 300 nucléotides à chaque réplication.
Comment se font les erreurs dans la réplication de l’ADN
D’une part, erreurs d’incorporation des nucléotides pendant la réplication de l’ADN.
D’autre part, l’ADN des cellules subit constamment des lésions provoqués par :
- le métabolisme (pH, ROS).
- les radiations (UV, rayons X).
- des composés chimiques dans l’environnement.
Qu’adviendrait-il d’un changement de nucléotide s’il n’y avait pas de correction?
Mutation peut survenir durant la réplication due aux rares erreurs faites par l’ADN polymérase (erreur de la machinerie).
Si pas de réparation :
Au cycle de réplication suivant, une des molécules d’ADN sera mutée de façon permanente et sera transmise. Si les mutations surviennent dans une cellule germinale (gamètes: ovules et spermatozoïdes), elles sont héritées par la descendance.
Des mutations dans l’ADN de cellules SOMATIQUES peuvent être à la base du cancer.
(Ces chgmnt dans la séquence de l’ADN peuvent causer des maladies héréditaires. Dans cellules somatiques est à l’origine de cancers (accumulation de 4-5 mutations dans une cellule)).
Comment les mutations sont reconnues
Grâce à la nature de la double hélice. Comme l’ADN est double-brin, la réparation du brin muté est faite en utilisant le BRIN INDEMNE COMME MATRICE.
En général, les nucléotides erronés et/ou endommagés sont reconnus comme mésappariements causant une TORSION, une déformation de la double hélice
Exemple :
Il y a AT (l’erreur), mais avant que l’AT devienne AT, il y a eu GA (il n’y a pas de paire de base qui se forme, car ce sont toujours GC ou AT). S’il y a eu un A incorporé à un G, qui ne font pas de paire de base, ça va changer la conformation et on va savoir qu’il y a un problème.
Qu’est-ce que la réparation co-réplicationnelle
Réparation co-réplicationnelle = « Proofreading »
- L’ADN polymérase vérifie son propre travail et le corrige au besoin.
- Reconnaissance des mauvais appariements par déformation de l’hélice (ponts-H sont différents)
- * Activité exo-nucléase de la polymérase: Elle détache le mauvais nucléotide par hydrolyse du lien phosphodiester en reculant et agit ainsi en exonucléase **.
- Action régulière de polymérisation de la polymérase est reprise
Ne survie que 1 erreur sur 10 000 000 nucléotides
Quels sont les sites de l’ADN polymérase
Site catalytique de polymérisation (site P)
Site d’édition pour l’excision et la correction (site E). Si un nucléotide ajouté dans un brin d’ADN en croissance (en rouge) est incorrect, ce brin se déplace temporairement au site E pour correction.
Décrit la réparation post-réplicationnelle de mésappariements (DNA mismatch Repair)
Mécanisme en action lorsque la polymérase n’a pas détecté la mutation de façon co-réplicationnelle.
Les mésappariements causent une distorsion de la double hélice, qui est détectée par des protéines spécifiques.
Les protéines de reconnaissance forment un complexe qui recrute une exonucléase (Exo1).
Une portion de nouveau brin incluant le nucléotide erroné est dégradé par l’Exo1.
Réparation de cette lacune par l’ADN polymérase et ligation.
Comment le brin non-muté est identifié
Chez e coli, le nouveau brin n’est pas immédiatement méthylé
Chez d’autres organismes, on suppose que le brin néosynthétisé contient des nick qui aident à l’identifier (par méthylation aussi).
Quelle est la différence entre une endo et exonucléase
Les endonucléases clivent à l’intérieur de la molécule d’ADN produisant un nick si elles agissent sur un seul brin ou une coupure si elles agissent sur les deux brins.
Les exonucléases digèrent un brin d’ADN dans la direction 5’-3’ ou 3’-5’ selon le type d’exonucléase. Pour qu’une exonucléase puisse agir, il lui faut un bout 5’ ou 3’ libre (selon le type d’exonucléase) elle ne peut agir à l’intérieur de la molécule d’ADN.
Un nick fournit à la fois un bout 3’ et 5’, c’est pour cela que Exo1 peut agir dans le dessin ci-dessous.
Sinon, il faudrait l’action d’une endonucléase pour créer un nick pour que l’exonucléase puisse agir.
Dépurination
Collisions thermiques entre molécules causent la perte de purines (A et G) de certains nucléotides.
Ne casse pas pas le squelette phosphodiester de l’ADN, mais génère des lésions que l’on peut comparer à des dents manquantes.
Désamination
Métabolisme peut causer la perte d’un groupement amino de cytosine causant la transformation en uracile (qui est non-cmplémentaire à G, elle est complémentaire à A).
PAS DE PERTE DE BASE DANS CE CAS-CI.
Remplace NH2 par =O
Un G sera alors remplacé par un A dans un brin répliqué
Dimères de thymine
Rayons UV du soleil peuvent endommager l’ADN en provoquant la formation de liens covalents entre 2 thymines adjacentes.
Comment on forme le dimère de thymine?
Par bris du double lien C=C du cycle de la base et formation d’un lien covalent avec la base inf. ou sup. sur le brin.
Décrit le mécanisme de réparation des lésions par excision
1) EXCISION :
L’ADN endommagé est reconnu et la portion affectée est excisée par une nucléase (différentes nucléases reconnaissent différents types de dommages)
2) SYNTHÈSE :
Une ADN polymérase de réparation se fixe au brin venant de subir la coupure et fait une copie complémentaire (5’-3’) du brin laissé indemne
3) LIGATION :
Finalement, la cassure existant au niveau du squelette phosphodiester est reliée grâce à une ADN ligase (même que fragments d’okazaki)
