BM5 - Replication de l'ADN II

Question 1

Quelle est l’erreur la plus fréquent de l’ADN polymérase?

Answer 1

L’incorporation de la mauvaise forme tautomérique d’une base donnée. Il existe deux bases tautomériques par type de base (amino/imino pour les purines, où amino est la bonne, et céto/énol pour les pyrimidines, où céto est la bonne). Ceci ne permet plus de construire des liaisons Watson-Crick sans pertuber la topolige de la double hélice.

Question 2

Qu’est-ce que le système de réparation de l’ADN polymérase? Pourquoi est-il nécessaire de “réparer” un nucléotide mésapparié?

Answer 2

Système de réparation : La fonction exonucléase de l’ADN polymérase dégrade l’ADN en 3’-OH, en sens inverse de la synthèse, ce qui donne à la polymérase une 2ième chance d’apparier le bon nucléotide.
Le nucléotide mésapparié change l’orientation du 3’-OH. Ceci :
1. Inhibe les intéractions électrostatiques de la paume de la polymérase (au site catalytique)
2. Défavorise fortement l’ajout d’un second nucléotide.

Question 3

Que se passe t’il dans l’ADN polymérase lorsqu’une base est mésappariée?

Answer 3

La jonction matrice-amorce est perturbée. Les ponts hydrogènes sont donc rompus et les 3-4 derniers nucléotide ajoutés sont simple brin.

Question 4

Vrai ou Faux : Le simple brin a plus d’affinité pour le site polymérase que pour le site exonucléase.

Answer 4

Faux: L’inverse est vrai.

Question 5

Vrai ou Faux: La fourche de réplication se déplace dans un seul sens.

Answer 5

Vrai (de 5’ à 3’).

Question 6

Pourquoi l’ADN matrice ne peut-il pas rester en simple brin trop longtemps? Alternativement, pourquoi est-il nécessaire de synthétiser 2 nouveaux brins en même temps?

Answer 6

Il peut se casser. La réparation des cassures double brins est plus compliquée et induit des mutation. Le chromatide soeur devient donc non viable.

Question 7

Vrai ou Faux : Les fragments d’Okazaki sont plus grands dans les eucaryotes que dans les bactéries.

Answer 7

Faux : Les bactéries ont des fragments de 1000 à 2000 nucléotides, tandis que les eucaryotes ont des fragments de 100 à 400 nucléotides.

Question 8

Qu’est-ce qu’un fragment d’Okazaki?

Answer 8

Un état transitoire, juste après la synthèse du brin d’ADN. Ils sont très rapidement reliés par des liaisons covalentes.

Question 9

Quel est l’amorce utilisé par l’ADN pour ajouter des nucléotides?

Answer 9

La primase. Elle est spécialisée dans la synthèse de fragments d’ARN courts.

Question 10

Vrai ou Faux: La primase est active sur un ADN simple brin, récemment ouvert à la fourche de réplication.

Answer 10

Vrai.

Question 11

Décrivez le mode de la synthèse de l’amorce ARN. La réponse devrait inclure une mention de l’hélicase et de la primase.

Answer 11

A) L’hélicase sépare les brins parentaux.
-L’ADN simple brin contennant le triplet du site d’amorçage est extrippé de l’anneau de l’hélicase et passe à travers le centre catalytique de la primase (ARN polymérase)
-L’interaction entre la primase et l’hélicase augmente considérablement l’efficacité de la primase.
B) Le domaine de liaison au zinc de la primase forme un complexe ternaire avec son domaine (ARN)-polymérase et le brin matrice de l’ADN, formant alors une unité de primase active qui reconnaît spécifiquement le site d’amorçage. Elle commence la synthèse de l’amorce ARN.

Question 12

Décrivez le mode d’action de la RNase H.

Answer 12

1) Elle va reconnaître et retirer chaque amorce d’ARN.
2) Va dégrader spécifiquement l’ARN apparié avec de l’ADN (H = hybride)
3) Va couper la liaison phosphodiester entre deux ribonucléotides

Question 13

Pourquoi est-il nécessaire de retirer des amorces ARN d’un ADN double brins? Quelle enzyme en est responsable?

Answer 13

La RNaseH est responsable du retrait des amorces ARN. Ceci est nécessaire parce que l’encombrement stériques des ribonucléotides est beaucoup plus grand que celui des désoxyribonucléotides.

Question 14

Décrivez les étapes de retirement d’amorces ARN après l’action de la RNase H.

Answer 14

• La RNase H laisse 1 ribonucléotide directement lié au dernier désoxyribonucléotide
• Une 5’-éxonucléase retire le dernier ribonucléotide
• L’ADN polymérase comble ces emplacements (1 par fragment d’Okazaki) jusqu’à ce que tous les nucléotides de la matrice sont appairés.
• Il reste cependant une coupure dans le squelette sucre-phosphate. L’ADN ligase va creer un pont phosphodiester entre le 3’-OH et le 5’-phosphate du fragment réparé.

Question 15

Vrai ou Faux : L’ADN polymérase est très peu efficace pour séparer les deux brins d’ADN.

Answer 15

Vrai.

Question 16

Que sont les rôles de L’ADN hélicase?

Answer 16

1. Casser les liaisons Watson-Crick et séparer les deux brins à l’origine de réplication. Chez les bactéries, avec DnaA + ATP. Chez les eucaryotes, CRO (complexe de reconnaissance d’origine) + ATP.
2. Aspire l’ADN simple brin dans sa cavité centrale en utilisant les 6 structures en épingle à cheveux qui vont se lier chacune à un phosphate du squelette du brin d’ADN ainsi qu’aux 2 désoxyriboses adjacent.

Question 17

Qu’est-ce qui permets au protéines SSB (stabilisation de l’ADN simple brin) de se lier à l’exosquelette phosphate?

Answer 17

1) Intéractions électrostatiques (pas des liaisons hydrogène)
2) Intéractions d’empilement hydrophobes avec les bases

Question 18

Nommez et décrivez les fonctions des différents ADN polymérases spécialisées chez les humains. Lesquelles sont essentielles pour la réplication de l’ADN?

Answer 18

Pol α / Primase : synthèse d’amorces ARN (2x s.u. PRIMASE) puis élongation d’ADN (2x s.u. ADN-Pol α) ESSENTIELLE
Pol β : réparation par excision de base
Pol γ : réplication et réparation de l’ADN mitochondrial
Pol δ : synthèse du brin tardif ; réparation par excision de nucléotide. ESSENTIELLE
Pol ε : synthèse du brin précoce ; réparation par excision de nucléotide. ESSENTIELLE

Question 19

Nommez et décrivez les fonctions des différents ADN polymérases spécialisées chez E. coli.

Answer 19

Pol I : retrait de l’amorce ARN, replacement avec de l’ADN.
Pol II : Réparation de l’ADN
Pol III (coeur) : réplication chromosomique (1 brin)
Pol III (holoenzyme) : réplication chromosomique (2 brins)

Question 20

Décrivez le fonctionnement de Pol I chez E. coli.

Answer 20

• ADN Pol I retire les amorces ARN pour initier la synthèse de l’ADN (fonction 5’-éxonucléase en amont du site de synthèse d’ADN)
• Retire les ponts phosphodiesters entre ribonucléotides (rNMPs) et entre ribonucléotides et désoxyribonucléotides (dNMP)

Question 21

Vrai ou Faux : Pol I chez E. coli est recrutée par la pince coulissante.

Answer 21

Faux.

Question 22

Qu’est-ce qui permets à la pince coulissante de se mettre autour du duplex matrice-amorce de l’ADN?

Answer 22

Le complexe protéique d’installation, le complexe γ, qui :

1) Catalyse de l’ouverture (=enzyme)
2) La positionne sur le duplexe martice-amorce.

Question 23

Vrai ou Faux : La pince coulissante est fermée en milieu acqueux. La liaison d’une molécule d’ATP est nécessaire pour l’ouvrir.

Answer 23

Vrai.

Question 24

Vrai ou Faux : Contrairement aux hélicases et aux topoisomérases, les porteurs de pince coulissante (incluant le complexe γ) n’altèrent pas la conformation spatiale de leurs cibles.

Answer 24

Faux : Tout comme les hélicases et les topoisomérases, les porteurs de pince coulissantes altèrent la conformation spatiale de leurs cibles.

Question 25

Vrai ou Faux : À la fourche de réplication, il est nécessaire de synthétiser les brins précoces et tardifs simultanément.

Answer 25

Vrai. Il faut limiter le temps d’exposition des molécules simple brin (risque de cassure du chromosome, peut engendrer des mutations)

Question 26

Décrivez les caractéristiques de l’holoenzyme ADN Pol III.

Answer 26

• Comprends 2 coeurs d’ADN polymérase III

- Comprends 1 complexe protéique γ (5 protéines), qui est le complexe d’installation de la pince coulissante.

Question 27

Vrai ou Faux : L’holoenzyme ADN Pol III pourrait être formé avec seulement les 2 couers d’ADN polymérase III. Le complexe γ n’est pas nécessaire.

Answer 27

Faux : le complexe γ est indispensable à la formation de l’holoenzyme.

Question 28

Vrai ou Faux : Contrairement au brin précoce, où le sens de la fourche = le sens de la synthèse, chez le brin tardif, le sens de la fourche est opposé au sens de la synthèse.

Answer 28

Vrai.

Question 29

Vrai ou Faux : La synthèse d’un fragment d’Okazaki est beacoup plus rapide que la synthèse d’une amorce d’ADN dans le réplisome d’E. coli.

Answer 29

Vrai. Ceci veut dire qu’il y a une faible processivité de la primase.

Question 30

Quelle est l’intéraction la plus importante dans le réplisome d’E. coli? Pourquoi?

Answer 30

• C’est l’intéraction hélicase-holoenzyme Pol III. Cette intéraction augment la vitesse de défilement de l’ADN de 10X.
• L’intéraction hélicase avec primase est également importante. Elle est responsable de la régulation de la taille des fragments d’Okazaki.