BM7 - Mutation et Réparation de l'ADN

Question 1

Que sont les 2 principales sources d’erreurs de réplication?

Answer 1

1) Manque de fidélité dans la réplication - l’incorporation de mauvaise formes tautomériques est l’erreur la plus fréquente.
2) Lésions multiples de la double hélice - pertes de bases, réactions chimiques, radiations solaires et autres, peuvent entraîner la rupture du squelette sucre-phosphate.

Question 2

Vrai ou Faux : Les erreurs de réplication sont très fréquentes, mais évitable.

Answer 2

Faux : Les erreurs sont inévitables.

Question 3

Que sont les conséquences d’erreurs de réplication?

Answer 3

1) Évolution permanente des séquences de l’ADN = modification de la structure et de la régulation des gènes
2) Modifications chimiques de l’ADN = inhibition des machineries de réplication et de transcription. La matrice ne sera donc pas reconnue.

Question 4

Que se passe t’il si la machinerie de réplication est altérée? Si la machinerie de transcription est altérée?

Answer 4

Réplication : Incidence sur les cellules filles.

Transcription : Peut avoir incidence immédiate.

Question 5

Vu que les erreurs de réplication sont inévitables, que sont les 2 défis pour la cellule?

Answer 5

1) Examiner minutieusement tout le génome pour rechercher les erreurs de réplication et les lésions chimiques (par radiation ou autres)
2) Restaurer la molécule originale avec fidélité

Question 6

Que sont les 2 types de substitutions? Laquelle est plus fréquente?

Answer 6

1) Transitions - Purine avec Purine ou Pyrimidine avec Pyrimidine - plus fréquente
2) Transversions - Purine avec Pyrimidine ou vice-versa

Question 7

Distinguez entre une insertion et une délétion.

Answer 7

Dans les deux : Conséquences du décalage du cadre de lecture. Variant protéique fonctionnel ou non : longueur, changements d’acides aminés, cordon stop tardif ou précoce.
Insertion : Un acide aminé est inséré dans la séquence.
Délétion : Un acide aminé est enlevé de la séquence.

Question 8

Pourquoi les taux de mutations varient-ils entre les séquences de l’ADN?

Answer 8

1) Les gènes n’évoluent pas à la même vitesse
2) Les différents types de mutation ne se produisent pas à la même vitesse
3) Les différentes parties d’un même gène n’évoluent pas à la même vitesse: a) leurs contraintes sélectives sont plus ou moins fortes, ou b) ils sont plus ou moins faciles à répliquer fidèlement
4) Les contraintes sélectives peuvent varier dans le temps.

Question 9

Vrai ou Faux : Si l’erreur d’incorporation dans un gène n’est pas corrigée avant le prochain cycle cellulaire, le changement sera permanent.

Answer 9

Vrai, sauf si le changement est délétère.

Question 10

Vrai ou Faux : Un nucléotide mésapparié ne deviendra jamais matrice.

Answer 10

Faux : dès le cycle cellulaire après son mésappariement, le nucléotide devient matrice. Il y a alors une mutation.

Question 11

Vrai ou Faux : Le système de réparation des mésappariements doit corriger les nucléotide des brins nouvellement synthétisés, et non ceux du brin matrice.

Answer 11

Vrai.

Question 12

Décrivez le système de réparation MutS chez E. coli et son mécanisme.

Answer 12

-Comprends un dimère qui reconnait les distortions du squelette sucre-phosphate causées par les bases mésappariées.
Mécanisme :
1) Va se lier à deux ATP, qui vont permettre à MutS de changer de conformation et d’induire un changement de conformation local au double brin d’ADN.
2) L’hydrolyse d’un ATP permet à MutS de recruter :
-> MutL : 2ième composante du système de réparation, qui active à son tour :
-> MutH : enzyme qui incise le brin contenant le mauvais nucléotide.
3) Une hélicase spécifique (UvrD) est alors activée pour séparer les 2 brins, du site incisé vers le mésappariement. Une exonucléase 5’ vers 3’ digère progressivement le simple brin au delà du mésappariement.
4) L’hydrolyse du deuxième ATP permet probablement à MutS de se décrocher du site de mésappariement.

Question 13

Comment MutS reconnaît-t’il le nucléotide mésapparié?

Answer 13

• MutS va reconnaître le brin nouvellement synthétisé car le double brin est hémiméthylé (manque 1 groupe méthyl) juste après la réaction.
• Inactivée, MutH se lie aux sites hémiméthylées, sur le 5’-GATC-3’, jusqu’à recrutement.
• L’incision par MutH se fait donc sur la séquence 5’-GATC-3’ non méthylée la plus proche du site de mésappariement.

Question 14

Qu’est-ce que la désamination par hydrolyse?

Answer 14

Dégradation spontanée de l’ADN par hydrolyse. Se produits par des facteurs envrionnementaux.

Question 15

Vrai ou Faux : La désamination par hydrolyse se produit indépendaments des erreurs de réplication.

Answer 15

Vrai.

Question 16

Pourquoi l’ADN n’a pas des uraciles, mais bien des thymines?

Answer 16

L’uracile résultant de la désamination de la cytosine serait difficilement identifiable par le système de réparation.

Question 17

Que sont les effets de la désamination chez l’adénine, la cytosine et la guanine?

Answer 17

Adénine : Va devenir des hypoxanthines qui vont s’apparier avec les cytosines au lieu des thymines.
Cytosine : Va devenir des uraciles qui vont s’apparier aux adénines au lieu des guanine.
Guanine : Va devenir des xanthines qui vont encore s’apparier aux cytosines, mais avec seulement 2 liens d’hydrogène.

Question 18

Qu’est-ce qu’une dépurination?

Answer 18

L’hydrolyse spontanée de la liaison glycosidique entre le sucre et sa base.

Question 19

Vrai ou Faux : Les dépyrimidations sont plus fréquentes que les dépurinations.

Answer 19

Faux : L’inverse est vrai.

Question 20

Qu’est-ce qui est particulier à propos de la désamination d’une 5-méthyl-cytosine?

Answer 20

La 5-méthyl-cytosine désaminée va devenir une thymine naturelle. Vu que le système de réparation d’ADN ne repereront pas facilement ce changement, les transitions de C vers T sont fréquentes.

Question 21

Qu’est-ce que l’alkylation?

Answer 21

Groupes éthyles (C2H5) et méthyles transférés à des sites réactifs des bases. Ceci peut faire en sorte que des liens G=C deviennent des liens A=T, ce qui amène une transition.

Question 22

Qu’est-ce que l’oxydation? Qu’est-ce qu’un radical libre?

Answer 22

Oxydation : Les radiations ionisantes et les agents chimiques favorisent les attaques par des radicaux libres qu’elles génèrent (O2-, H2O2, OH-) Effet : Peut générer des mauvaises paires (ex. Guanine devient oxoguanine, qui peut s’associer avec adénine ou avec cytosine)
Radical libre : espèces chimiques possédant un ou plusieurs électrons non appariés sur leur couche externe. Ils sont très réactifs.

Question 23

Décrivez l’effet des radiations UV sur l’ADN.

Answer 23

• Les rayons UV sont de longueur d’onde de 260nm, ils sont donc fortement absorbés par l’ADN.
• Créer des liaisons covalentes entre deux désoxyribonucléotides adjacents. ce qui rend impossible la formation des liens Watson-Crick.
• Arrêt de l’ADN polymérase.

Question 24

Décrivez l’effet des rayons X et des radiations γ.

Answer 24

• Provoque des cassures double brins qui sont difficile à réparer sans créer des erreurs (très mutagènes)
• Les radiations ionisantes peuvent détruire directement le squelette sucre-phosphate ou indirectement en produisant des radicaux libres.

Question 25

Qu’est-ce qu’une molécule analogue aux bases? Pourquoi sont-elles dangereuses?

Answer 25

Molécule analogue : des molécules avec la même forme qu’une des formes d’une base (ex. 5-bromo uracile, avec la même forme que la forme tautomérique énol de la thymine)
Danger : S’apparient mal et créent des distortions dans la structure de la double hélice.

Question 26

Qu’est-ce qu’un agent intercalant? Que peuvent-ils provoquer?

Answer 26

Agent intercalant : molécule plane, possédant des anneaux polycycliques, qui intéragissent avec les bases lorsque celles-ci s’apparient et/ou s’empilent.
Danger : Peuvent provoquer des substitutions. Insersion quand la polymérase apparie une base à un agent intercalant, délétion quand la polymérase glisse et saute une base.

Question 27

Que sont les 2 types de dégradation de l’ADN?

Answer 27

1) Obstacles à la réplication et la transcriptions : dimérisation des thymines, cassures simple et double brins du squelette
2) Altération permanente de la séquence d’ADN après la réplication. Des bases altérées = mésappariement des bases. (ex désamination)

Question 28

Que sont les 4 types de systèmes de réparation?

Answer 28

1) Systèmes simples : enzymes qui inversent le processus conduisant à la lésion. Réparent sans changer la pièce défectueuse.
2) Systèmes complexes : systèmes de réparation par excision qui retirent le nucléotide fautif pour le remplacer par un autre. Réparent en changeant la pièce défectueuse.
3) Systèmes encore plus élaborés : systèmes de réparation par recombinaison, spécialisés pour les cassures double brins et/ou lorsque deux brins sont détériorés.
4) Polymérase trans-lésion : supprime les obstacles à la réplication en les “court-circuitant”.

Question 29

Vrai ou Faux : Les mécanismes de réparation doivent opérer avant la réplication.

Answer 29

Vrai.

Question 30

Pourquoi l’inversion d’une lésion est-elle coûteuse pour la cellule?

Answer 30

Cette réaction est irréversible - le méthyle va rester sur la méthyltransferase, elle ne peut donc pas être réutilisée.

Question 31

Décrivez le mécanisme d’excision de base.

Answer 31

1) Les glycolases accèdent aux bases mésappariées en longeant le sillon mineur, à la recherche d’une distorsion de la structure spaciale de la double hélice.
2) Les deux liaison phosphodiesters font une rotation de manière à sortir la base fautive (=ruptures des liaisons hydrogène)

Question 32

Vrai ou Faux : Les ADN glycosylases sont spécialisées selon le type de lésion.

Answer 32

Vrai. Il y a 8 ADN glycolases différentes dans les cellules humaines.

Question 33

Décrivez le mode d’action de NER (Nucleotide Excision Repair)

Answer 33

1) Retrait d’un court polynucléotide incluant la lésion

2) Réparation du brin excisé par une polymérase qui utilise l’autre brin comme matrice.

Question 34

Décrivez le mode d’action du système UVR chez E. coli.

Answer 34

1) UvrA et UvrB balaie l’ADN pour identifier une déformation
2) UvrA quitte le complexe UvrA-UvrB et UvrB ouvre localement la double hélice autour de la déformation.
3) UvrB recrute 2x UvrC pour former un complexe UvrC-UvrB-UvrC
4) Les 2 UvrC excisent un 12-13 mère comprenant le nucléotide causant le mésapariement
5) L’hélicase UvrD est alors recrutée pour retirer les UvrC.
6) L’ADN Pol I remplace le brin excisé et la ligase synthétise le dernier pont phosphodiester après le dernier nucléotide ajouté par l’ADN Pol I.

Question 35

Qu’est-ce que le système de synthèse de translésion?

Answer 35

Un mécanisme de sécurité capable de court-circuiter un obstacle qui empêcherait la réplication et bloquerait le progrès de l’ADN polymérase.

Question 36

Quel est le danger d’utiliser la synthèse de translésion?

Answer 36

La classe spéciales de polymerase qui catalyse ce système, les ADN polymérase Y, polymérisent directement les nucléotides en face du site endommagé, mais sans respecter les règles de l’appariement de bases. Ceci peut être une source d’erreurs, et la synthèse de translésion peut donc être très mutagène.

Question 37

Vrai ou Faux : Tout les mécanisme de réparation ont lieux avant la réplication.

Answer 37

Faux : La recombinaison a lieu après la réplication.

Question 38

Qu’est-ce que la recombinaison?

Answer 38

L’utilisation de l’information de la séquence de la chromatide soeur pour réparer une cassure double brin. Si la cassure se produit avant la réplication, ce processus peut être hautement mutagène.