ADN: structure, réplication, réparation Flashcards
Qu’est-ce qu’un nucléotides
L’unité de base des acides nucléiques (ADN et ARN)
Comment se structure un nucléotides et un nucéloside
Nucléotides: base, sucre, phosphate
Nucléosides: base, sucre
Quelles sont les bases et leur nucléosides associés
Adenine; adenosine
Thymine; thymidine
Guanine: guanosine
Cytosine: cytidine
Uracile: uridine
Dans quelle famille appartiennent les bases et lesquelles forment ADN ou ARN
Purine: A et G
Pyrimidine: T, C, U
ADN: ATGC
ARN: AUGC
Quel est le sucre à la base de l’ARN et l’ADN
ADN: désoxyribose (ne possède pas de O sur le deuxième carbone - possède un H au lieu de OH)
ARN: ribose (possède un OH sur le 2e carbone)
Qu’est-ce qui permet à l’ADN d’être chargé négativement
Le groupement phosphate sur chaque nucléotides
Comment nomme-t-on un assemblage de 1,2 et 3 phosphate
1: monophosphate
2: diphosphate
3: triphosphate
Comment sont liés les nucléotides dans l’ADN et l’ARN
lien phosphodiesters: phosphate est lié au carbone 5’ du sucre 1er nucléotide et au carbone 3’ du deuxième
liaison du phospate entre les carbone 5’ et 3’ du sucre
Comment se forme les brin amorce lors de la réplication de l’ADN
le nucléotides possède 3 phosphate et l’énergie libérée par la libération de 2 phosphate permet la liaison phosphodiester
Décris la structure hélicoïdale de l’ADN
- Structure de l’ADN forme une double hélice
- Chaque brin à une polarité de 5’ vers 3’
- les brins sont antiparallèles et complémentaires (A-T et G-C se lient ensemble)
Quelle liasion permet l’appariement des bases des deux brins d’ADN et en quel nombre
La liaison hydrogène
A-T = 2 pont hydrogène; moins solides
G-C = 3 pont hydrogène; plus solide; difficile à dissocier
Qu’Est-ce qui forme le squelette de l’ADN
Sucre + phosphate
Où se situe les sucre + phosphate des nucléotides et les bases
Sucre+phosphate= l’extérieur de l’hélice
Bases= à l’intérieur
Quels sont les sillons de l’ADN et combien de nucleotides par sillon
sillons majeur et mineur
10 nucléotides par sillon
Quelle est la charge des protéines liées à l’ADN
charge positive (basique)
Qu’est-ce que le caryotype
compactage de l’ADN pour former des chromosome; caryotypes est l’organisation des chromosomes selon leur taille et les gènes qu’ils expriment en paires doublé pour la division
Pourquoi la réplication de l’ADN est semi-conservative
Parce qu’un seul brin matrice est utilisé pour chaque nouvelle molécule d’ADN
À quel moment de l’interphase de fait la réplication de l’ADN
phase S
Quels sont les 3 éléments requis pour répliquer adéquatement un chromosome
- origine de réplication
- centromère (permet d’attacher les chromosomes sur le fuseau mitotique et de les aligner)
- télomères: permet de préserver l’intégrité des chromosomes /ADN
Où débute la réplication de l’ADN et comment de fait-elle
Débute aux origines de réplication qui forme des bulles
La réplication est bidirectionnelle et faite par deux fourches qui s’éloignent les unes des autres
Comment les origines de réplication sont reconnues par la machinerie de réplication
Reconnues par des protéines d’initiant qui vont séparer les deux brins pour permettre l’ouverture de l’ADN
À quoi sert l’ADN simple brin
Sert de matrice pour la réplication
Où se font généralement les origines de réplication et combien pour 46 chromosomes
- se font dans les régions riches en A-T, parce que formé de 2 liaison hydrogène = plus faible que G-C
- 10 000 origines pour 46 chromosomes
À quoi sert l’hélicase
permet d’ouvrir l’ADN double brin; désire l’adn
Quels sont les contraintes de l’ADN polymérase
- Synthétise l’adn de 5’ vers 3’ (sens de formation du lien phosphodiester)
- Besoin d’une amorce d’ARN (ou d’ADN) pour répliquer le brin matrice
- ne peut pas initier la réplication, doit ajouter un nucleotide à une extrémité 3’ déjà existante - Besoin d’un brin matrice pour copier l’ADN et la répliquer
Comment se fait la synthèse de l’ADN birèvement
Un brin matrice va permettre de synthétiser un bon complémentaire par l’ajout de nucléotides à partir d’une amorce (extrémité 3’ d’une amorce)
Comment l’énergie est-elle fournie pour la synthèse d’ADN
Le nucléotide est à la base un triphosphate
- la libération de deux phosphate libère l’énergie nécessaire à l’ADN polymèrase pour permettre la réaction de polymérisation (formation du lien phosphodiester)
Quelle est l’efficacité de l’ADN polymérase
Permet de polymériser 100 nucléotides par secondes; réplication totale ente 6-8h
Quel est le rôle de la primase
permet de faire des amorces de ARN
Au niveau de chaque fourche, comment la synthèse se fait-elle de 5’ vers 3’ sur chaque brin s’ils sont antiparallèles
par la présence du brin conducteur qui se réplique de facon continue et du bien tardif qui se réplique de facon discontinue (formation des fragments d’okasaki)
Comment se fait la synthèse de l’ADN du brin conducteur et du brin tardif
Brin conducteur: synthèse continue à l’aide d’une seule amorce
Brin tardif: synthèse est discontinue, par plusieurs amorces qui forment les fragments d’ogasaki réunis par la suite bout à bout)
Comment s’organise une fourche de réplication selon les brins tardifs et continus
exemple:
fourche gauche
- brin conducteur en haut
- brin tardif en bas
fourche droite
- brin tardif en haut
- brin continue en bas
Qu’est-ce qu’un nick et comment est-il réparé
espace entre 2 fragments d’ogasaki qui est une coupure d’un simple brin; c’est un manque de lien phosphodiester
la ligase est un enzyme qui va lier les deux fragments d’ogasaki en créant un lien phosphodiester et permet la continuité du nouveau brin d’ADN
Explique la réplication de l’ADN étape par étapes sur le brin tardif et le brin continue
brin tardif
1. protéine d’initation reconnait l’origine de réplication et ouvre les deux brins de l’ADN
2. hélicase ouvre les deux brins pour former les deux fourches; désir
3. primase vient synthétise une amorce de 10 nucléotides d’ARN au brin matrice à chaque 200-300 nucléotides; elle n’a pas besoin d’amorce pour polymériser les ribonucléotides
4. l’ADN polymérase III fait l’extension des amorces d’ARN - finalisation de l’extension lorsque les fragments d’okasaki se rejoignent
5. ADN polymérase I enlève l’amorce d’ARN et la remplace par l’ADN (enzyme de réparation)
6. la ligase va créer un lien phosphodiester pour réparer le nick entre chaque fragments d’ogasaki en utilisant l’ATP
brin conducteur: même étapes, mais sans ligase, car une seule amorce
Quel est la particularité de la primase
N’a pas besoin d’amorce pour polymériser les ribonuclotides; synthétiser les amorces d’ARN sur le brin matrice
Quels sont les rôles de la sliding clamp, de la SSB protéine et de l’hélicase
- Sliding clamp
- protéine circulaire en forme de pince coulissante qui maintient l’ADN polymérase et l’ADN ensemble pendant la synthèse - SSB protéine:
- protéine fixant l’ADN simple brin
- empêche le simple brin de s’apparier avec son brin complémentaire (maintien séparés) - Hélicas
- séparer les brins d’ADN
- protéine sur l’ADN simple brins qui maintiennent les brins séparés
Quel est le rôle de la topoisomérase
- lorsque l’hélicase ou la double hélice, il en résulte un super-enroulement de l’ADN en aval, donc de la tension qui pourrait briser l’ADN (comme serrer un noeud)
- la topoisomérase permet de couper (coupure simple brin) une liaison phosophodieser en aval pour relacher la tension pour ensuite RELIER l’ADN coupé
Pourquoi les télomères sont-ils importants
Parce qu’ils empêchent de perdre de l’information chromosomique à chaque réplication, car on perdrait un bout d’ADN à chaque nouvelle réplication
Quel est le problème de la synthèse discontinue s’il n’y avait pas télomère
Après la dégradation de l’amorce de l’ARN par l’ADN polymérase, il reste un bout de brin matrice non-répliqué l’ADN polymérase ne peut démarer la synthèse d’ADN dans le vide; elle a besoin d’une extrémité 3’ OH de l’amorce
La primase a besoin d’une matrice pour synthétiser l’amorce d’ARN
Comment les télomères sont-ils formés
L’enzyme télomèrase va ajouter des séquences d’ADN répétées à l’extrémité 3’OH du brin matrice pour allonger l’extrémité des chromosomes et assurer la réplication complète de l’ADN
Comment la télomérase fait-elle pour allonger le brin matrice
- La télomérase se fixe par complémentarité à l’ADN pour permettre de s’allonger d’un segment d’ADN répété 1500x
- la télomérase contient une séquence d’ARN complémentaire qui sert de matrice pour la synthèse des segments répétés et l’élongation du brin matrice dans le sens 5’ vers 3’
Quelles sont les 2 parties de la télomérase
- Parti protéique: adn polymérise capable d’utiliser l’ARN comme matrice (activtité transcriptase inverse
- Partie ARN: matrice d’ARN faisant partie de la télomérase pour pouvoir synthétiser les séquence d’ADN répétées
Explique le mécanisme de la télomérase
- Extension du brin complémentaire au brin retardé: télomérase agit comme une polymérase en utilisant son ARN comme matrice
- la télomérase se réapparie avec la nouvelle séquence ajoutée pour ajouter davantage de séquence d’ADN
- le brin tardif va être synthétiser par l’ADN polymérase alpha qui elle porte une activité primase
Dans quelles cellules la télomérase est-elle active
Active dans les gamètes et les cellules souches (non différenciées et embryonnaires)
Qu’entraîne le vieillissement au niveau des télomères
Vieillissement entraine une perte d’Activité de la télomérase dans les cellules somatiques = raccourcissement des télomères avec l’âge
- à un point critique, entraine des maladies
Que peut entrainer le vieillissement prématuré des cellules souches
Entraine un raccourcissement prématuré des télomères et donc les maladies associés à se raccourcissent arrivent plus tôt au cours de la vie
Combien y a-t-il de nucléotides répétés dans les télomères et combien de nucléotides sont perdus par réplications
10 000 nucléotides répétés par télomère (1500 séquences répétées)
200-300 nucléotides perdus par réplications
Que peut entrainer certains types de cancer
- tumeur précoce: entraine un raccourcissement prématuré des télomères (bcp de réplication)
- tumeur tardive (métastase): réactivation de la télomérase pour allonger les télomères et permettre la réplication de l’ADN à l’infini
Quel moyen peut on utiliser dans le traitement du cancer pour inhiber la réplication de l’ADN
on utilise un analogue de thymidine (AZT) pour bloquer la réplication de l’ADN et empêcher l’ADN polymérase de synthétiser l’ADN
- affecte autant les cellules cancéreuse et normales/saines, donc occasionne des effets secondaires
D’où proviennent les mutations
- Erreurs d’incorporation de nucléotides dans la réplication de l’ADN
- Lésions à l’ADN des cellules
- métabolisme: pH, ROS
- radiations: rayons UV, X
- composés chimiques de l’environnement: cigarettes
Par quoi est causé le changement de nucléotides dans la réplication de l’ADN et qu’arrive-t-il si pas de correction
Provoqué par des erreurs de l’ADN polymérase
Si pas de correction, la mutation sera transmise dans le cycle de réplication suivant dans une des molécules d’ADN; mutation transmise et perpétuée
À quel moment parle t on de mutation
lorsque l’erreur dans la séquence d’ADN est transmise par la réplication
Qu’arrive t il si les mutations surviennent dans l’ADN des cellules germinales
La mutation sera héritée; peut mener à des maladies héréditaires: dépranocytose, fibrose kystique
Pourquoi l’incidence au cancer augmente avec l’âge
plus on vieillit, plus les mutations s’accumulent dans l’ADN des cellules répliquées et peuvent être exprimées; mutations somatiques
Qu’est-ce qu’une mutation somatiques
mutation transmise par la divsion cellulaire des cellules somatiques et qui s’accumulent avec l’âge menant au développement du cancer
À quel fréquence les erreurs de nucléotides surviennent si les mécanisme de réparation Proofreading et DNA mismatch repair fonctionne
1 erreur à tous les 10^9 nucléotides
sans dna mismatch repair avec proofreading : 1 erreur à tous les 10^7 nucléotides
sans dna mismatch repair et proofreading: 1 erreur à tous les 10^5 nucléotides
Quels sont les 3 mécanismes de réparation de l’ADN et décris-le brièvement
Réparation pendant la réplication: proofreading
- vérification et autocorrection par l’ADN polymérase
Correction post-réplicationnelle du mésappariement: dna mismatch repair
- reconnaissance du nucléotide mal incorporé
- excision
- réparation par l’ADN poylmérase et ligation par la ligase
Réparation des lésion par excision
- lésion: dépurination, désamination, radiation (UV = dimérisation de 2 thymines)
- lésion reconnue par nucléase qui va exciser
- réparation par ADN polymérase et ligation par la ligase
Comment les mutations sont-elles reconnues
le mésappariements ou le dommage des nucléotides provoque un changement de conformation de la double hélice qui subit une déformation: une torsion ou un déroulement reconnu par des protéines de réparation
Explique la réparation co-réplicationnelle ou proofreading
- L’ADN polymérase vérifie l’appariement des bases
- la reconnaissance du mauvais appariement se fait par la déformation de la double hélice (ponts hydrogène différents)
- le brin se déplace dans le site d’édition de l’ADN polymérase qui va détacher le nucléotide erroné (excision) et le corriger par le bon:
-hydrolyse du lien phospodiester en reculant sur le brin - Après excision et remplacement, on retourne dans le site catalytique de polymérisation pour continuer l’élongation régulières
Quels sont les deux rôles de l’ADN polymérase dans la réparation de l’ADN proofreading
- Vérifier les mésappariements de nucléotides
- Agir comme exonucléase en retirant le nucléotide par hydrolyse du lien phosphodiesters et en faisant la correction
À quel moment la correction post-réplicationnelle de mésappariements survient-elle
lorsque l’ADN poylmérase n’a pas détecté l’erreur
Explique le fonctionnement de du dna mismatch repair (réaparation post-réplicationnelle du mésappariements)
- protéine de réparation vont détecter la déformation de l double hélice provoquée par le mésappariements
- protéines de réparation recrute l’exonucléases (Exo1)
- Exo1 dégrade une partie du nouveau brin qui inclut le nucléotides erroné
- ADN polymérase répare le trou formé et la ligase le lie au brin complémentaire
Comment le nouveau brin est-il détecté dans le DNA mismatch repair
Reconnaissance se fait par la présence de nick ou par l’absence de métylation (si pas de nick); parce que ADN normale est méthylée
Pourquoi la présence de nick est importante pour permettre le dna mismatch repair et comment sont-ils créés s’ils sont absents
Les nick permettent à l’exonucléase de se lier à une extrémité 5’ ou 3’ pour digérer le segment du nouveau brin de 5’ vers 3’ ou de 3’ vers 5’ selon le type d’exonucléase
Les nicks sont créés par endonucléase: une coupure dans le simple brin (nick) ou sur les deux brins
Pourquoi l’endonucléases permet l’exonucléases
parce que l’exonucléase ne peut pas dégrader le segment du nouveau brin d’ADN sans se lier à une extrémité 3’ ou 5’, donc l’endonucléases permet de créer un nick libérant une extrémités 5’ et 3’ pour permettre à l’exonucléase de s’y lier selon son type
Décris la dépurination et la mutation qu’elle entraine après la réplication
Collision thermiques entre les molécules dans l’ADN qui provoquent la perte de purines (A ou G);
Ne brise pas le squelette phosphodiester de l’ADN mais laisse un trou/lésion comme une dent manquante
Elle entraine une mutation l’ADN contenant le brin matrice qui possède la purine manquante aura un nucléotide en moins
Décris la déamination et la mutation qu’elle entraine après la réplication
Le métabolisme qui provoque une perte du groupement amine dans la cytosine qui la transforme en uracile
La mutation entraine l’appariement de la base A au brin matrice contenant l’uracile au lieu d’être la base G associé à la cytosine
Décris la dimérisation de thymine et la liaison provoquée
Les rayons UV endommage l’ADN en formant un lien cavalant entre deux thymines adjacente
Il y a une bris des liaisons double C-C dans chaque thymine provoquant un lien covalent entre ces carbones adjacents
Explique le mécanisme de réparation des lésions par excision
- Reconnaissance de la lésion par des protéines de réparation; excision (dégradation) de la portion affectée par une nucléase
- Synthèse de la coupure par l’ADN polymérase qui vient se fixer à l’extrémité 5’ pour faire une copie de 5’ vers 3’
- la cassure dans le lien phosphodiester manquant est lié par une ADN ligase (même que les fragments d’ogasaki)
