BM8 - Recombinaison homologue

Question 1

Qu’est-ce qui peut causer des cassures double brins?

Answer 1

• Radiations ionisantes

- Protéines spécialisées qui favorisent une cassure double brin

Question 2

Qu’est-ce qui est nécessaire à la recombinaison homologue?

Answer 2

1) Alignement molécules d’ADN homologues (chromatides sœurs ou allèles)
2) Cassures pour générer des simples brins
3) Appariement des brins recombinant = invasion de brin : déclenche la recombinaison
4) Jonctions de Holliday : inter-molécules
5) Migration des branches = extension de la zone de recombinaison (migration de la région d’enjambement
6) Résolution des jonctions de Holliday = fin de la recombinaison.

Question 3

Décrivez le modèle de réparation des cassures bicaténaires avec deux jonctions de Holliday, en commencant avec la cassure double brin.

Answer 3

-Grâce à une fonction hélicase, le complexe protéique de réparation sépare les deux brins cassés, puis sa fonction 5’-exonucléase dégrade séquentiellement ces brins pour générer 2 régions simple brin.
1ière étape: Première invasion du 3’-OH du simple brin coupé suivi d’un deuxième invasion par un brin non coupé. La synthèse et la réparation se font à partir des extrémités 3’-OH.
-Les deux jonction Holliday: régénération des brins qui ont été perdus lors de la cassure double brin à partir du chromosome homologue
2ième étape: Résolution des jonctions Holliday.

Question 4

Décrivez les sites de clivages des jonctions Holliday ainsi que 2 résolutions possible de 2 jonctions de Holliday. Laquelle résulte en réarrangement?

Answer 4

Sites de clivage:
-Site 1: Brins en dehors des jonctions Holliday (sur le brin)
-Site 2: Brins des jonctions de Holliday.
Types de résolution:
1: Les deux jonctions (X et Y) sont coupé aux sites de clivage 2. Pas de réarrangement.
2: 1 jonction est coupé au site 1 (X), l’autre au site 2. Réarrangement!

Question 5

Chez E.coli, quel complexe protéique est responsable des étapes suivantes (1 complexe par étape)? Génération de deux simple brins après la cassure, invasions des brins, élongation, résolution des jonctions Holliday.

Answer 5

Génération: RecBCD
Invasion: RecA
Élongation: RuvAB
Résolution: RuvC.

Question 6

Décrivez RecBCD. Que sont ses composants, ses rôles, ses fonctions? Décrivez la fonction de chacun des composants

Answer 6

Composants: 3 sous-unités, produit de l’expression de 3 gènes (RecB, RecC et RecD)
RecB: Hélicase 3’ vers 5’ et nucléase multifonctionnelle
RecC: Reconnaîte les séquence Chi (sites de reconnaissance spécifique à RecBCD.
RecD: Hélicase 5’ vers 3’
Fonctions: 2 fonctions
-Nucléase
-Hélicase : hydrolyse de l’ATP pour progresser le long de l’ADN (sépare les deux brins)
Rôles: 1) génère des extrémités simple brin, 2) recrute la protéine d’échange de brins RecA, sur le simple brin

Question 7

Vrai ou Faux: Les actions nucléase et hélicase (ATP) de RecBCD chez E. coli sont simultanées.

Answer 7

Vrai.

Question 8

Vrai ou Faux: L’action nucléase de RecBCD est inhibée sur les 2 brins lorsque RecBCD rencontre une séquence Chi.

Answer 8

Faux: Seulement 1 des 2 brins va être inhibée. Ceci dépend de l’orientation de Chi: 3’ vers 5’.

Question 9

Vrai ou Faux: Lorsque RecC se lie fortement au site chi, elle favorise la digestion du brin avec le site chi.

Answer 9

Faux: Elle favorise la digestion de l’autre brin. Le brin qui est parcouru dans le sens 3’ vers 5’ est épargné.

Question 10

Vrai ou faux: Lorsque le brin parcouru dans le sens 5’ vers 3’ continue d’être dégradé dans RecBCD, RecD est inactivée. RecB cependant reste active.

Answer 10

Vrai.

Question 11

Décrivez l’action des hélicases RecB et RecD avant et après le passage du site Chi.

Answer 11

Avant: Les hélicases RecB et RecD présentent les 2 brins au site nucléase de RecB.
Après: Chi reconnu par RecC. RecC protège le site chi de la nucléase de RecB, mais induit un changement de conformation de RecBCD.

Question 12

Décrivez comment les séquences Chi contrôlent l’activité de RecBCD.

Answer 12

1) Elles augmentent 10X la fréquence de recombinaison

2) Leur influence reste importante sur une région environnante de 20kb.

Question 13

Vrai ou Faux: Le motif chez E. coli de la séquence Chi est sureprésenté dans le génome.

Answer 13

Vrai: Il y a 1000 sites contre les 80 sites attendus au hazard.

Question 14

Vrai ou Faux: Tout ADN étranger qui entre dans E. coli, même celle qui provient de d’autres E. coli, va être entièrement dégradé par RecBCD.

Answer 14

Faux: L’ADN provenant de d’autres E. coli sera utilisé pour faire de la recombinaison. Tout ADN étranger autre que ça va être dégradé.

Question 15

Décrivez le rôle de RecA chez E. coli.

Answer 15

RecA fait partie d’une famille de protéines très importante: les “échangeuses de brins”. Elles dirigent l’appariement de molécules d’ADN homolgues avec:

1) Reconnaissance des régions homologues
2) Appariement des molécules.

Question 16

Qu’est-ce qui recrute RecA chez E.coli, permettant à RecA de se lier préférentiellement à l’ADN simple brin?

Answer 16

RecBCD. Le filament RecA est allongé de 5’ vers 3’.

Question 17

Décrivez le fonctionnement de RecA pendant la recombinaison homologue chez E. coli.

Answer 17

1ière étape: RecA recherche le brin homologue:
a) REcA se lie à une molécule simple brin.
b) ce complexe RecA-ADNsb (ADN simple brin) recherche activement la région complémentaire sur un ADNdb.
2ième étape: Début de l’échange des brins homologues:
-L’échange des brins d’ADN a lieu dans la structure tricaténaire de RecA: Le simple brin lié au site primaire est apparié à son brin complémentaire de la molécule double brin homologue, elle-même liée au site secondaire.
3ième étape: Le complexe RecA-ADNsb recherche activement la région complémentaire sur un autre brin.
4ième étape: Lorsque la région homologue est reconnue, RecA forme un complexe stable avec 1. La molécule simple brin et 2) son homologue sur la molécule double brin. Il y a donc stabilisation de la structure tricaténaire de RecA.

Question 18

Quelle est le critère de recherche pour le complexe RecA-ADNsb?

Answer 18

La complémentarité des bases, grâce à 2 sites de liaison à l’ADN:

1) site primaire = 1er ADNsb lié
2) site secondaire = ADNdb

Question 19

Vrai ou Faux: Les liaison entre RecA-ADNsb et l’ADN bicaténaire sont faible, transitoires et dépendantes de la séquence.

Answer 19

Faux: Les liaisons sont indépendantes de la séquence. Le reste de la phrase est cependant vrai.

Question 20

Combien de paires de bases sont suffisantes pour valider une homologie de séquence entre le complexe RecA-ADNsb et l’ADN bicaténaire?

Answer 20

15pb idéntiques sont suffisantes pour la valider.

Question 21

Décrivez le fonctionement de RuvAB pendant la recombinaison homologue chez E. coli.

Answer 21

Après que RecA ait catalysé l’initiation de l’échange des brins,

1. Le complexe RuvAB reconnaît les jonctions de Holliday ainsi créées par RecA et favorise la migration des branches.
2. En favorisant la poursuite de l’échange des brins, le complexe RuvAB fait migrer l’embranchement (les jonctions de Holliday) (RuvA reconnaît la structure, RuvB déplace les molécules hybrides (ATP)).

Question 22

Vrai ou Faux: RuvA est une protéine tétramérique de liaison à l’ADN qui reconnaît spécifiquement la structure de jonction de Holliday, indépendamment de la spécificité des séquences.

Answer 22

Vrai.

Question 23

Vrai ou Faux: RuvB va recruter 2x RuvA, qui vont fournir l’ATP.

Answer 23

Faux: RuvA va recruter 2x RuvB (ATPases hexamériques), qui fournissent l’ATP pour déplacer les molécules hybrides.

Question 24

Décrivez le fonctionnement de RuvC dans la recombinaison homologue chez E. coli.

Answer 24

• L’endonucléase RuvC fonctionne avec RuvA et RuvB pour couper les brins à la jonction de Holliday.
• RuvC incise spécifiquement les brins homologues qui ont la même polarité, de manière à ce que l’ADN ligase puisse relier une extrémité 3’-OH avec une 5’-P.

Question 25

Qu’est-ce qui assure l’élongation minimale des branches de la jonction de Holliday après qu’elle soit formée mais avant sa résolution?

Answer 25

La faible sélectivité de RuvC.

Question 26

Chez les eucaryotes, quand est-ce que des lésions de l’ADN peuvent-elles être létales?

Answer 26

Si les lésions se produisent sans mécanisme fonctionnel de recombinaison.

Question 27

Quelle mécanisme est nécessaire à la méiose? Décrivez-le.

Answer 27

L’appariement correct des chromosomes.
- Transmission de l’intégrité du génome haploïde
- Brassage des allèles (gamètes différents)
La recombinaison doit se passe au stade 2 x 2N, soit avant la première division de méiose.

Question 28

Décrivez ce qui se passerait durant la recombinaison méiotique s’il n’y avais pas de recombinaison.

Answer 28

En absence de recombinaison, les chromosomes s’alignent difficilement.
-Non-disjonction
-Gamètes déséquilibrées
Les chromosomes peuvent être sur/sous-représentés, ce qui induit une faible fertilité.

Question 29

Quelle est la fonction de SPO11? Quand est-ce que cette protéine est elle spécifiquement activée?

Answer 29

SPO11: Éxecute des cassures de double brin programées. (Analogue à celui des topoisomérases I)

• Activée lors de la méiose et génèr des cassures double brin à des régions peu spécifiques mais en dehore des nucléosomes.
• Activée au début de l’appariement des chromosomes homologues.

Question 30

Décrivez le fonctionnement de SPO11.

Answer 30

1. Une tyrosine attaque le pont phosphodiester en générant une liaison covalent protéine-ADN.
2. 2 sous-unités de SPO11 clivent 2 nucléotides pour générer une coupure double brin transitoire.

Question 31

Qu’est-ce que MRX? Que sont ses sous-unités? Quelle est sa fonction? À quelle protéine est-elle analogue à chez E. coli?

Answer 31

MRX: Protéine qui coopère avec SPO11 qui va générer 2 extrémités simple brin grâce à ses multiples sous-unités nucléases.
3 sous unités- Mre11, Rad50, Xrs2 (M-R-X)
Analogue à RecBCD.

Question 32

Vrai ou Faux: MRX agit spécifiquement sur l’extrémité 3’ des simples brins associées à SPO11.

Answer 32

Faux: MRX agit spécifiquement sur l’extrémite 5’. Les extrémités 3’-OH ne sont pas dégradées.

Question 33

Quelle(s) protéine(s) est/sont analogue(s) à RecA chez les eucaryotes? Laquelle est spécifique à la méiose?

Answer 33

Dmc1 et Rad51. Dmc1 est spécifique à la méiose alors que Rad51 agit également à la mitose.

• Dmc1 favorise la recombinaison inter-homologues (entre les chromatides homologues non-sœurs)
• Les deux assistent à l’appariement des chromosomes avant la première division de méiose.