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Salma- biologie moléculaire > Chapitre 4 : La réparation de l'ADN > Flashcards

Chapitre 4 : La réparation de l'ADN Flashcards

1
Q

Qu’est-ce qu’un génon?

A

3 nucléotides consécutifs du brin matrice de l’ADN. Il est transcrit en codon.

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Q

Qu’est-ce qu’un codon?

A

3 ribonucléotides consécutifs d’une molécule d’ARNm. Le codon est complémentaire au génon

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3
Q

Qu’est-ce qui transporte les acides aminés vers les ribosomes?

A

ARNt

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4
Q

Où est traduit le message de l’ARNm?

A

Dans les ribosomes

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5
Q

Qu’est-ce qu’un anticodon?

A

3 nucléotides d’ARNt qui sont complémentaires à un codon spécifiques de l’ARNm

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6
Q

Combien faut-il de nucléotide pour former un acide aminé?

A

3 consécutifs

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7
Q

VrAi oU fAuX. Plusieurs triplets de nucléotides différents peuvent coder pour un même acide aminé.

A

VrAi. Il y a beaucoup plus de possibilités que d’acides aminés à coder réellement (possible d’en coder 64, mais il n’y en a que 20)

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8
Q

Qu’est-ce qu’un cadre de lecture?

A

Ça indique comment lire la séquence. Les codons sont lus sans chevauchements. On trouve le cadre de lecture en trouvant le codon de départ.

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9
Q

VrAi oU fAuX. On lit les codons de 5’ vers 3’.

A

vrai

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10
Q

Quel est le codon de départ chez les eucaryotes?

A

La méthionine

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11
Q

Lorsqu’on parle de mutations, que signifie une mutation dans une cellule somatique? dans une cellule germinale?

A

somatique : affecte seulement l’individu
germinale : affecte l’individu et les générations suivantes

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12
Q

Les mutations peuvent être classées de 3 manières. Selon l’effet sur la structure, sur la fonction ou sur la valeur adaptative. Dites à quoi correspond les 3 catégories.

A

Structure : la structure de l’ADN (simple ou profond)
Fonction : la fonction de la protéine (perte ou gain de fonction)
Valeur adaptative : si c’est néfaste, bénéfique ou neutre

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13
Q

Qu’est-ce qui entraîne une mutation ponctuelle, donc simple?

A
  • substitution de nucléotides
  • indel (insertion ou délétion de nucléotides)
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14
Q

Quels effets peut une mutation ponctuelle? Expliquer les effets.

A
  • mutation silencieuse : aucun effet sur la séquence d’acides aminés
  • faux sens bénéfique ou néfaste : la séquence change l’acide aminé, ce qui peut entraîner une protéine qui fonctionne mieux ou qui fonctionne moins bien
  • non-sens : le triplet code alors pour un codon d’arrêt, entraînant l’arrêt de la lecture de l’ARNm
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15
Q

Qu’est-ce qui entraîne une modification profonde?

A
  • insertion ou délétion large de nucléotide (une séquence complète et non juste 1 ou 2)
  • réarrangement chromosomique : modification de l’organisation d’une large région chromosomique (change l’ordre des gènes)
  • amplification génétique : répétitions anormales de régions d’ADN (duplication d’un gène complet par exemple)
  • anomalie chromosomique (ex. trisomie 21)
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16
Q

Quels sont les effets engendrés par une mutation dans une séquence qui code pour une protéine?

A

La protéine peut être différente (forme, activité) ou l’association de la protéine à d’autres protéine peut avoir été changée. Ex. anémie falciforme

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17
Q

Quels sont les effets engendrés par une mutation dans la région régulatrice de l’expression génique ou dans la structure globale de l’ADN (euchromatine vs hétérochromatine)?

A

Cela n’engendre par de modifications de protéines, mais plutôt le moment où elle est produite. Elle peut ne plus être produite au bon moment ou ne plus être produite du tout.

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18
Q

VrAi oU fAuX. Les mutations sont toujours néfastes.

A

fAuX. Elles permettent la variation génétique nécessaire à l’évolution. On a donc besoin d’un bon équilibre entre mutation et réparation.

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19
Q

Quelles sont les sources possibles de mutation?

A
  • erreurs de réplication : mésappariement ou glissement de l’ADN polymérase (microsatellites)
  • endommagement chimique de l’ADN
    transposition des séquences d’ADN
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20
Q

Quelles sont les 2 classes de substitution?

A
  • transposition : changement d’une pyrimidine à une autre ou d’une purine à une autre
  • transversion : changement d’une purine pour une pyrimidine ou le contraire
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21
Q

Quel est le principe du DNA mismatch repair?

A

C’est le MMR, soit la réparation des mésappariements qui surviennent lors de mutations ponctuelles. Le principe de cette réparation est
-d’identifier l’erreur
-d’identifier quel brin contient l’erreur
-de corriger l’erreur rapidement.

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22
Q

Comment se passe le MMR chez E. coli? Seulement la partie avant la réplication.

A
  • Avant la réplication, la méthyltransférase Dam reconnaît la séquence GATC sur l’ADN et ajoute un groupement méthyl sur l’adénine de cette séquence. Les séquences GATC sont fréquentes.
  • Donc, avant la réplication, les 2 brins de l’ADN sont méthylés sur les séquences GATC
  • Pendant la réplication, le nouveau brin n’est pas méthylé, mais le brin matrice le demeure
  • Donc, s’il y a une erreur à corriger, la machinerie enzymatique peut reconnaître la matrice du nouveau brin
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23
Q

Comment se passe le MMR chez E. coli? Seulement la partie après la réplication.

A
  • MutS parcourt l’ADN et détecte les distorsions de la charpente (causées par les mésappariements)
  • Une fois la distorsion trouvée, MutS s’y attache, ce qui induit un changement dans sa conformation
  • MutS recrute ensuite la protéine MutL
  • MutS et MutL vont ensuite glisser sur l’ADN pour aller chercher la protéine MutH qui va pouvoir couper le bon brin au site GATC
  • Ensuite, une hélicase spécialisée s’attache au site coupé pour ouvrir l’ADN, suivit par une exonucléase qui élimine les nucléotides du segment identifié (jusqu’au delà du mésappariement)
  • Le tout est ensuite réparé par l’ADN polymérase I et la ligase
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24
Q

VrAi oU fAuX. Chez E. coli lors du MMR, il n’y a qu’un type d’exonucléase peut importe le sens de la dégradation.

A

fAuX.
- L’exonucléase VII (aussi appelé Recj) dégrade le brin dans la direction 5’-3’
- L’exonucléase I dégrade le brin dans la direction 3’-5’

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25
Q

Chez E. coli lors du MMR, où se trouve MutH en attendant que MutS-MutL viennent le chercher?

A

Suite à la réplication, MutH se lie aux séquences GATC temporairement hémiméthylées (un brin est méthylé, l’autre non) dans sa frome inactive jusqu’à l’arrivée de MutS-MutL. MutH va alors cliver directement sur le site GATC.

26
Q

Comment s’appelle la « clamp » chez les eucaryotes?

A

PCNA

27
Q

Comment se passe MMR chez les eucaryotes?

A
  • Il y a des homologues à MutS-MutL chez les eucaryotes qu’on appellent MSH et MLH
  • MSH et MLH sont recrutés par la PCNA (clamp)
  • MSH est comme l’équivalent raffiné de MutS, ses différentes sous-unités peuvent reconnaître des mutations différentes
  • L’équivalent MutH n’existe pas, c’est plutôt une RNase H qui fait une coupure au niveau de l’amorce
  • MutL se fixe par-dessus la coupure et les exonucléases enlèvent le fragment situé entre MutL et MutS
    **sans avoir de RNase, les exonucléases peuvent aussi se lier directement aux « trous » entre les fragments d’Okazaki ou sur le bout 3’ du brin avancé
  • le mécanisme de la méthylation n’est pas utilisé, c’est plutôt les fragments d’Okazaki et les amorces qui indiquent le nouveau brin
28
Q

Qu’est-ce qu’un microsatellite?

A

C’est une séquence de 2 à 10 nucléotides qui se répètent vraiment beaucoup

29
Q

Quel problème engendrent les microsatellites pendant la réplication?

A
  • Les enzymes de réplication copient difficilement les microsatellites avec fidélité (car ça se répète beaucoup) et peuvent faire des « dérapages »
  • les dérapages se produisent lorsque l’ADN polymérase se détache (pour une raison ou une autre) du brin, mais qu’elle se rattache sur une autre partie du brin et forme une « épingle » (appariement décalé)
  • cela peut causer une augmentation ou une diminution de la longueur de la séquence
30
Q

Chez les eucaryotes, qu’est-ce qui s’occupe des dérapages des polymérases?

A

C’est le système Mut-homologue qui les détecte et les corrige

31
Q

Qu’arrive-t-il si les microsatellites ne sont pas réparés?

A

Si ça a causé une expansion des répétitions, certaines pathologies peuvent apparaître.

32
Q

Donnez un exemple de maladie associée aux microsatellites et décrivez-là.

A
  • La maladie de Huntington, qui est une maladie neurodégénérescente.
  • C’est causé par un microsatellite de séquence CAG (codon pour la glutamine) dans le gène HD qui code la protéine HTT, donc il y a ajout de plusieurs glutamines, ce qui « allonge » HTT
  • HTT est un facteur de transcription qui régule l’expression d’un récepteur de neurotransmetteurs dans les neurones
  • HTT utilise ses glutamines pour interagir avec la machinerie de transcription (donc le nombre de glutamine est très important)
  • Puisque la protéine HTT est allongée, elle se replie mal et ne peut plus accomplir ses fonctions normalement
  • Les individus sans la maladie ont quelques répétitions, mais ceux qui l’ont en ont beaucoup plus
33
Q

Qu’est-ce qu’une mutation dite « spontanée »?

A
  • des modifications chimiques sur les bases azotées peuvent survenir spontanément en présence d’eau, entraînant ainsi des altérations dans la séquence d’ADN
  • on peut donc dire qu’une altération spontanée est une altération hydrolytique
34
Q

Quels sont les 2 types d’altération hydrolytique?

A

1 - la déamination (perte d’un NH3) :
- la cytosine devient uracile
- la cytosine-CH3 devient thymine
2 - la dépurination : coupure du lien glycosidique reliant une purine à son sucre, ce qui donne un site apurique (AP)

35
Q

Quels sont les mécanismes des substances mutagènes qui créent des mutations dites « environnementales »?

A
  • alkylation : ajout de groupements chimiques sur les bases –> crée des mésappariements ou pas d’appariements (ex. G + CH3 = incapacité à faire des liens H)
  • oxydation : ajout d’un O ou perte d’un H –> crée un mésappariement (ex. oxo-G fait un lien avec A. C’est une des mutations les plus communes dans le cancer humain)
  • analogue de bases : une autre molécule remplace une base (ajout d’une molécule similaire à la base et qui peut faire différents liens) –> crée des appariements selon la molécule ajoutée
  • agent intercalant : une molécule s’insère entre les bases –> provoque le décollement d’enzymes nécessaires, donc rend la réplication/transcription difficile
36
Q

Les mutations dites « environnementales » peuvent être causée par quoi?

A
  • par des substances mutagènes
  • par des radiations
37
Q

De quelle façon les radiations peuvent-elles provoquer des mutation dites environnementales? Donner les 2 types de radiations.

A

1 - les rayons UV : la lumière proche de 260 nm est fortement absorbée par les bases.
-cause la fusion photochimique de 2 pyrimidines adjacentes sur le même brin (formation d’anneau cyclobutane entre T et T).
-Ces dimères sont impossibles à séparer et provoquent l’arrêt de la polymérase.
2 - les radiations ionisantes (rayons X et gamma) : elles agissent soit
- directement en s’attaquant au sucre (désoxyribose) de l’ADN, provoquant une cassure du double brin
- ou indirectement en favorisant l’apparition de radicaux libres (agents oxydants : O2, H2O2, OH), ce qui entraîne la dégradation généralisée de l’ADN, des protéines et des membranes

38
Q

Quels types de mutations surviennent à cause d’erreurs durant la réplication?

A
  • les mutations ponctuelles
  • les microsatellites
39
Q

Quels types de mutations surviennent à cause d’altérations chimiques des bases?

A
  • les spontanées
  • les environnementales
40
Q

Quels sont les systèmes de réparation des mutations causées par des altérations chimiques des bases?

A
  • l’inversion directe
  • la réparation par excision d’une base
  • la réparation par excision d’un fragment d’ADN simple brin
  • la réparation par recombinaison homologue
  • la réparation translésionnelle
41
Q

Qu’est-ce que le système de réparation par inversion directe?

A
  • c’est la réparation « basic » (pas dans le sens des bases azotées)
  • des enzymes spécialisées (différentes pour chaque type d’altération) reconnaissent la base modifiée et défont l’altération pou revenir à une bases normale
42
Q

Pour la réparation par inversion directe, quelles sont les 2 enzymes les plus connues? Expliquer leur mécanisme.

A
  • la photolyase (procaryote et eucaryote) : elle reconnaît les dimères de pyrimidine (causée par UV) et se lie sur eux. Lors de la prochaine exposition à la lumière, elle clive l’anneau de cyclobutane
  • la méthyltransférase (humain et souris) : elle reconnaît G-CH3 (causé par une alkylation par un mutagène) et catalyse le transfert du CH3 de G-CH3 vers une de ses propres cystéines. La réaction est irréversible, l’enzyme ne peut plus être réutilisée (elle a maintenant un CH3 en plus)
43
Q

Qu’est-ce que le système de réparation par excision d’une base? Comparer avec le système de réparation par excision d’un fragment d’ADN simple brin.

A
  • des enzymes spécialisées (différentes pour chaque type d’altération) reconnaissent la base modifiée, enlèvent cette bases (donnant un site apurique ou apyrimidique) et la remplacent par une autre
  • on l’appelle la voie BER (pour les procaryotes et les eucaryotes)
  • le système de réparation par excision d’un fragment d’ADN simple brin consiste en la même chose, sauf que les enzymes reconnaissent une distorsion dans l’hélice (au lieu de seulement une base) et répare la brèche au complet après avoir enlevé un segment du brin au lieu de remplacer une base
  • on l’appelle la voie NER chez E. coli
44
Q

Quel est le principe de la voie BER?

A
  • des ADN glycosylases parcourent l’ADN analysent le sillon mineur pour détecter les bases altérées et/ou les bases qui ont été insérées par mésappariements d’une base altérée
  • lorsqu’une altération est détectée, l’ADN glycosylase lui fait un flip-out (la sort de l’autre côté de la charpente) et lui clive son lien glycosidique
  • le nucléotide est alors apurique ou apyrimidique (AP)
  • ensuite, une endonucléase et une exonucléase coupe l’AP (endo en 5’ et exo en 3’)
  • finalement, une ADN polymérase et une ADN ligase viennent réparer la brèche
    **un des 2 brins doit rester intacte pour servir de matrice
45
Q

Quel est le rôle d’une ADN glycosylase?

A

Couper le lien entre la base azotée et son sucre, soit le lien glycosidique

46
Q

Quel est le principe de la voie NER?

A
  • un complexe UvrA-UvrB parcourt l’ADN et, lorsqu’il détecte une déformation de l’hélice (différentes altérations, mais particulièrement celles dues aux rayons UV), UvrA quitte le complexe par hydrolyse d’ATP
  • UvrB sépare les 2 brins et recrute UvrC
  • UvrC coupe le brin des 2 côtés de UvrB (comme si UvrC est le casque d’écoute de UvrB)
  • le segment coupé est détaché par UvrD
  • finalement, une ADN polymérase et une ligase réparent la brèche en se servant du brin intact comme matrice
47
Q

VrAi oU fAuX. Il n’existe pas d’équivalent à la voie NER chez les eucaryotes.

A

fAUx. Le même mécanisme existe chez les eucaryotes, mais il implique 25 protéines différentes. Si ces protéines sont elles-mêmes mutées, le cancer de la peau survient (rayons UV!)

48
Q

Quelle est la plus grande différence entre la voie BER et la voie NER?

A

La voie BER ne coupe que la base azotée d’un nucléotide, tandis que la voie NER coupe un segment (ou un nucléotide au complet).

49
Q

Qu’est-ce que le système de réparation translésionnelle?

A
  • c’est quand une altération n’a pas été réparée à temps durant la réplication et qu’une ADN polymérase spécifique réplique l’ADN sans respecter les appariements (elle n’utilise la matrice que pour s’attacher
  • certaines ADN polymérases sont spécifiques à un type d’altération et répliquent l’ADN correctement
  • ce processus est forcément mutagène, mais c’est mieux que d’avoir une réplication incomplète du chromosome (parce qu’habituellement, quand il y a une mutation, la réplication s’arrête)
50
Q

Quelles sont les méthodes pour réparer une cassure bicaténaire d’ADN?

A
  • la voie HR (procaryote et eucaryote)
  • la voie NHEJ (eucaryote)
  • la SSA (nonconservative single-strand annealing)
  • la alt-NHEJ (alternative NHEJ)
51
Q

Existe-t-il un moment où des bris doubles brins sont induits intentionnellement?

A

Oui, lors de la recombinaison V(D)J.
- c’est un système de recombinaison des gènes codant les anticorps
- des bris doubles brins sont induits selon un processus spécifique aux lymphocytes B (les cellules qui produisent les anticorps)
- la voie NHEJ permet ensuite de recombiner et de réassocier des segments V, D et J de manières aléatoires
- cela permet de créer un large éventail de différentes combinaisons de chaînes lourdes et légères qui reconnaîtront divers antigènes

52
Q

Qu’est-ce que les segments V, D et J d’un anticorps?

A

Ce sont les différentes séquences/gènes de la chaîne lourde d’un anticorps. Ces séquences peuvent changer (différentes variations de chacun), mais une seule variation ne peut se retrouver sur la chaîne lourde. Ces séquences se trouvent sur la région variable de la chaîne, c’est-à-dire la région de reconnaissance d’antigènes

53
Q

Comment fonctionne la voie HR pour réparer une cassure bicaténaire d’ADN?

A

HR - recombinaison homologue
–> utilisation de séquences homologues pour réparer et stabiliser le double brin
- cette voie est réalisée par des enzymes recombinases (Rad51, RecA)
- ce mécanisme n’est possible que si le chromosome a déjà été répliqué (phases S et G2), car la réparation se fait à l’aide de la chromatide sœur
- ce mécanisme peut aussi être utilisé si les 2 brins ne sont pas cassés, mais altérés (mais ça doit être les 2 brins)
- pour faire ce mécanisme, la coupure doit absolument être en escalier, c’est-à-dire des coupures qui sont inégales (les 2 brins séparés peuvent alors s’emboîter), si la coupure est nette, il faut la rendre en escalier avant de commencer
- la recombinaison homologue se fait en complétant le brin cassé à l’aide de la chromatide sœur
- le mécanisme passe par 2 Holiday junction

54
Q

Qu’est-ce qu’une Holiday junction?

A

C’est l’endroit où, dans une recombinaison homologue, un des 2 brins cassés croise son brin homologue sur la chromatide soeur, créant un X
- il y en a 2 pendant le mécanisme de recombinaison homologue

55
Q

Qu’a de spécial une recombinase?

A

Elle peut accommoder 3 brins d’ADN en même temps dans son site actif et si les brins sont homologues, elle peut les échanger

56
Q

Comment fonctionne la voie NHEJ pour réparer une cassure bicaténaire d’ADN?

A

NHEJ = non homologue end joining
–> ligation directe de l’ADN sans recherche d’homologie
- ce mécanisme est présent durant tout le cycle cellulaire
- ce mécanisme ne peut se faire que sur une coupure franche
- il abouti souvent à la perte d’un fragment du chromosome
- lorsque la cassure double brin survient, l’ADN est rapidement dégradé par des exonucléases
- les protéines Ku70 et Ku80 reconnaissent la cassure et se lient par-dessus pour protéger l’ADN des exonucléases
- Ku70 et Ku80 recrutent ensuite des kinases (DNA-PKcs) qui vont rapprocher les 2 bouts des doubles brins
- DNA-PKcs active ensuite une endonucléase Artemis qui fera les coupures franches
- finalement, les 2 doubles brins sont soudés (lien phosphodiester) par une ligase IV

57
Q

Comment fonctionne le mécanisme SSA pour réparer une cassure bicaténaire d’ADN?

A

SSA : non conservative single-strand annealing
- ce mécanisme utilise des homologies trouvées de par et d’autres de la cassure
- nécessite une coupure en escalier
- les homologies (répétitions) utilisées sont composées de plus de 100 paires de base, ce qui est assez élevé et donc n’entraîne pas une si grande perte d’information

58
Q

Comment fonctionne le mécanisme alt-NHEJ pour réparer une cassure bicaténaire d’ADN?

A

alt-NHEJ : alternative NHEJ
- ce mécanisme utilise des homologies trouvées de par et d’autres de la cassure
- nécessite une coupure en escalier
- les homologies (répétitions) utilisées sont composées de plus de seulement quelques paires de base, ce qui est très peu et donc entraîne une grande perte d’information

59
Q

Classez en ordre les mécanismes de réparation pour une cassure bicaténaire d’ADN selon celui qui engendre le moins de perte d’information a celui qui en engendre le plus.

A

1 - la voie HR (aucune perte d’info)
2 - la SSA (petite perte d’info, assez grande complémentarité = que 100 paires de base)
3 - la alt-NHEJ (grande perte d’info, petite complémentarité = seulement quelques paires de base)
4 - la voie NHEJ (très grande perte d’info, aucune complémentarité)

60
Q

Comment un organisme peut-il se protéger contre les tumeurs causées par les cassures doubles brins?

A
  • La cassure double brin est la plus dommageable/dangereuse des mutations
  • Il existe donc des protéines suppresseurs de tumeurs qui sont impliquées dans la protection du génome contre ces cassures
  • Chez l’humain, les gènes BRCA 1 et 2 sont actifs lors de la réplication, et les mutations dans ces 2 gènes augmentent de 50 à 80% les risques de développer un cancer du sein, et de 30 à 50% celui des ovaires
  • Les protéines suppresseurs de tumeurs interagissent avec d’autres suppresseurs de tumeurs, des protéines de réparation (voie HR et NHEJ) et avec des régulateurs du cycle cellulaire

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