Chapitre 5 (Réplication et réparation ADN) Flashcards
Quelles sont les 3 principales étapes du processus de réplication ?
1- Initiation
2- Élongation
3- Terminaison
Quelles sont les 4 étapes de la réplication de l’ADN chez les bactéries ?
1- Réplication débute à l’origine de réplication unique
(Séquence riche en A-T)
2- Protéine initiatrice reconnaît origine de réplication et
sépare les deux brins d’ADN => Rupture liaisons
hydrogènes
3- ADN simple brin exposé permet fixation et assemblage
des protéines impliquées (2 fourches se forment)
4- Réplication se poursuit dans les deux sens jusqu’à
atteindre une séquence de terminaison unique
Vrai ou faux, la réplication dans les cellules eucaryotes s’effectue. Des centaines de fourches se forment simultanément et se dirigent dans le même sens.
Faux, elles se dirigent dans un sens opposé = réplication bidirectionnelle.
Qu’est-ce que l’hélicase ?
-C’est une protéine hexamèriques en forme d’anneau qui entoure les deux brins.
-L’hélicase ouvre l’hélice d’ADN progressivement pour former des brins simples.
-Utilise de l’énergie (ATP) pour se déplacer le long du brin d’ADN.
Décrire le fonctionnement de l’hélicase chez les bactéries (4 étapes)
(Bactéries)
1- Protéine initiatrice se fixe l’origine de réplication (séquence riche en AT) et
crée une déformation
2- L’hélicase liée à une protéine de chargement se lie à la
déformation d’ADN
3- Protéine de chargement se détache ce qui active l’hélicase
4- L’hélicase ouvre les brins
Décrire le fonctionnement de l’hélicase chez les eucaryotes (3 étapes)
(Eucaryotes)
1- Forme inactive de l’hélicase se lie à l’ADN à chaque origine
bien avant la réplication
2- MAP kinase activé par un mitogène (présence de
nutriments) initie la réplication
3- Chaque hélicase sont activées par phosphorylation
catalysée par la MAP kinase
Qu’est-ce que les protéines SSB et quel est leur rôle dans la réplication ?
Ces protéines stabilisent l’ADN simple brin puisque celui-ci est très instable. Cette protéine se fixe sur le brin monocaténaire et se déplace au fur et à mesure que l’ADN polymérase avance.
=> Appelée SSB chez E.coli
Protéine A. chez Eucaryotes
Qu’est-ce que la topoisomérase et quel est son rôle dans la réplication ? De plus, expliques moi ce que font les tropoisomérases I et tropoisomérases II.
C’est une enzyme qui modifie le statut topologique de l’ADN. Elle empêche le surenroulement en éliminant les tension de torsion (Exemple de la pelote de laine). Elle coupe l’ADN et lui permet de se relâcher.
Tropoisomérases I : Engendre une coupure SIMPLE BRIN transitoire pour éliminer le surenroulement
Tropoisomérases II : Engendre une coupure DOUBLE BRIN transitoire pour éliminer le surenroulement
=> Aussi capable de recoller les brins
Qu’est-ce que l’ADN polymérase et quel est son rôle ?
C’est une enzyme qui utilise le brin matrice d’ADN pour synthétiser un nouveau brin complémentaire dans le sens 5’ -> 3’.
Plusieurs ADN polymérase peuvent aussi avoir une activité exonucléase ce qui veut dire qu’elle peut enlever des nucléotides à l’extrémité du brin (Correction sous épreuve).
=> Elle nécessite une amorce
Quelles sont les 2 contraintes auxquelles fait face l’ADN polymérase ?
1- L’ADN polymérase n’est capable d’allonger qu’une
séquence préexistante
2- L’ADN polymérase synthétise toujours dans le sens 5’ -> 3’
Qu’est-ce que la primase et quel est son rôle ?
La primase est une ARN polymérase qui synthétise une courte séquence d’ARN (10-12 nucléotides) comme amorce pour l’ADN-polymérase
Comment se fait la synthèse du brin discontinue (Brin retardé) par l’ADN polymérase (5 étapes) ?
1- Il faut attendre que la fourche soit assez avancée pour
qu’il y est une deuxième réplication (En bas)
2- Cette réplication se fait fragments par fragments
(fragments d’Okasaki) puisque la réplication se fait dans le
sens opposé de l’ouverture de la fourche. Ceux-ci sont
synthétisé à partir d’une amorce
3- Une exonucléase enlève l’amorce d’ARN et quelques
nucléotides contigus (Augmente fidélité)
4- L’ADN polymérase remplace les ribonucléotides par des
désoxyribonucléotides
5- L’ADN ligase catalyse la ligature des fragments contigus et
produit un brin retardé continu
=> Aller voir diapo 27
Quelle est la différence entre les fragments d’Okasaki des bactéries et ceux des Eucaryotes ?
fragments d’Okazaki beaucoup plus long chez les bactéries (500 à 2000 pb) que chez les eucaryotes (100 à 200 pb) puisque la structure de l’ADN chez les bactéries est beaucoup plus simples, donc la réplication est plus simple et ne nécessite pas plein de petits fragments
Quelles sont les caractéristiques des pinces coulissantes qui maintiennt en place l’ADN polymérase ?
1- C’est une protéine accessoire qui forme une pince
coulissante autour de l’ADN pour maintenir l’ADN
polymérase en place
2- Une protéine chargeur de pince est jumelée à la pince
pour permettre son assemblage au brin
3- La pince coulissante doit être replacée à chaque début
de synthèse d’un fragment d’Okasaki du brin retardé (En
bas)
Pourquoi le brin retardé peut former des boucles de façon périodique ?
Il forme des boucles afin que l’ADN polymérase puisse travailler dans le même sens que le brin du haut (Vers la droite ou vers la fourche)
=> Voir diapo 29
Vrai ou faux, l’ADN polymérase a aussi un rôle d’exonucléase et peut se déplacer de 3’ -> 5’
Vrai, l’ADN polymérase est capable de détecter la distorsion engendrée dans la double hélice au cas où un mauvais nucléotide est incorporé ce qui permetterait de l’exciser
Quelles sont les 5 polymérases des bactéries et leurs spécificités ?
1- ADN polymérase III : Principale enzyme de réplication,
responsable de la synthèse de la majorité de l’ADN. Elle est
rapide et hautement processive
2- ADN polymérase I : Possède une activité exonucléase 5’ ->
3’ afin d’éliminer les amorces d’ARN et les remplacer par
l’ADN
3- ADN polymérase II, IV, V : interviennent dans la réparation
de l’ADN
Peux-tu me décrire les étapes de la réplication de l’ADN chez les bactéries ?
1- L’ADN polymérase III fonctionne simultanément sur
chacun des brins et la primase synthétise des amorces sur
le brin retardé
2- Une boucle se forme sur le brin retardé permettant une
réplication dans le même sens pour les deux brins
3- Quand l’ADN polymérase III termine de synthétiser un
fragment sur le brin retardé, elle la pince se libère. L’ADN
polymérase I se fixe pour éliminer l’amorce
4- Le chargeur de pince se fixe sur la pince et la place sur
l’ADN polymérase III ce qui crée une nouvelle boucle sur le
brin retardé. L’ADN ligase réunit les fragments après
l’élimination de l’amorce par l’ADN polymérase I
5- Lorsque la pince est chargée, l’ADN polymérase III rajoute
des bases au fragment d’okasaki suivant
Peux-tu me décrire les étapes de la réplication de l’ADN chez les eucaryotes ?
1- L’ADN polymérase alpha est constituée de 2 sous-unités d”ADN polymérase et 2 sous-unités de primase commence à
synthétiser le brin directe et retardé
2- L’ADN polymérase delta continue la synthèse du brin retardé
3- L’ADN polymérase epsilon continue la synthèse du brin
directe
4- La RNAse-H (exonucléase)retire l’amorce ARN
=> Regarder diapo 35
Peux-tu me donner les 5 étapes de la terminaison de la réplication de l’ADN chez les bactéries ?
1- Les fourches de réplications avancent jusqu’à ce qu’elles
entrent en collision
2- Dans un chromosome bactérien circulaire, une série de
séquence de terminaison (Ter) sont localisées à l’extrémité
de l’origine
3- La première fourche arrivant à Ter s’arrête jusqu’à l’arrivé
de l’autre fourche
4- La réplication produit deux anneaux d’ADN
5- La topoisomérase II crée une cassure double brin
transitoire (Coupe et recolle) ce qui sépare les anneaux
=> Regarder diapo 36-37
Peux-tu me donner les 3 étapes de la terminaison de la réplication de l’ADN chez les eucaryotes ?
1- Deux fourches qui se rapprochent et fusionnent
2- La réplication de l’ADN eucaryote donne deux brins
identiques
3- Ajout de télomères à l’aide de la télomérase (Séquence de
6 nucléotides TTAGGG)
Expliques pourquoi la réplication de l’ADN crée un raccourcissement des chromosomes ?
Les extrémités 3’ des deux brins causent problème…
L’amorce est éliminée par la RNase-H, donc il y a des bouts d’ADN simple brin qui sont sensibles aux exonucléases. Les exonucléases vont les dégrader. Au fur et à mesure de la réplication, l’ADN sera réduit jusqu’à disparaître
Il y a une durée de vie limité des cellules eucaryotes liée à ces extrémités de brins. Notre mortalité vient entre autre de là. Les cellules ont une capacité limite de division puisqu’à un moment donné ce raccourcissement (Raccourcissement des chromosomes) touchera à des gênes essentiels du génomes. Selon cette théorie, les procaryotes seraient immortels
Comment les cellules luttent contre le raccourcissement des chromosomes ?
En allongeant activement leurs extrémités à l’aide de télomères de courtes répétitions en tandem.
Vrai ou faux, la télomérase a une activté transciptase inverse. Comme les virus, elle peut copier l’ARN en ADN
Vrai
Expliquez la relation existant entre l’immortalité cellulaire et l’activité télomérase.
Les télomères diminuent à chaque division jusqu’à atteindre une phase de sénescence et arrêtent de se diviser. Ensuite l’ADN raccourcit de plus en plus jusqu’à toucher à des gènes essentiels. Cela peut expliquer pourquoi nous sommes des êtres mortels
=> Organismes unicellulaires ou les cellules souches (Moelle
osseuse -> regénération du sang) possèdent une
télomérase active ce qui leur confère une immortalité
Peux-tu me nommer les 4 différentes altérations endogènes du métabolisme cellulaire et dires ce qu’elles engendrent (Subsitution/Délétion/Insertion) ?
1- L’oxydation : Guanine peut être oxydée en 8-oxoguanine
et peut former ensuite une paire de base avec soit A ou C
lors de la réplication = Substitution, car G:C peut devenir
T:A
2-Dépurination/Dépyrimidination : Hydrolyse de la liaison
N-Glycosidique produit un site abasique (apurinique,
apyrimidique) = Délétion
3-Désamination : L’uracile a tendance à former les mêmes
paires de bases que la thymine ainsi paire de base G:C
peut devenir T:A après réplication
4-Méthylation : Méthyltransférase retire groupe méthyl indésirable (rend guanine normale) (consomme énergie car désactive enzyme utilisée 1 fois)
Quels sont les 2 types d’altérations endogènes?
- Erreur non réparée commise par l’ADN polymérase lors de la réplication (substitution/insertion/délétion)
- Métabolisme cellulaire
Quels sont les 3 éléments pouvant être à l’origine d’altérations d’origine environnementales et ce qu’elles produisent dans l’ADN ?
1- UV => Liaison covalentes entre des
bases de thymines contigues => Rapproche et distord la
structure hélicoïdale de l’ADN
2- Les rayons ionisants => Produisent cassure dans l’ADN
grâce à des radicaux libres
3- Agents chimiques =>endommage physiquement ADN
Quelles sont les 3 principaux mécanisme de réparation de l’ADN ?
1- Les voies spécifiques qui ciblent un seul type de lésion (UV, Méthyl, MMR)
2- Les voies non spécifiques où un mécanisme permet de
réparer de multiples types de lésions (BER, NER)
3- Réparation des cassures double-brin (Réparation par jonction d’extrémités non homologues NHEJ, réparation recombinaison homologue)
Quelles sont les 3 enzymes liées à la réparation spécifique de l’ADN qui cible un seul type de lésion et expliques précisément ce qu’elles permettent de réparer ?
1- L’ADN photolytase :
Capable de dissocier les thymines contiguës reliées par
des liaisons covalentes induites par la lumière
ultraviolette
2- Méthyltransférase :
Retire le groupe méthyle indésirable induit par la
méthylation
3- Réparation des mésappariements (Mismatch Repair MMR)
réalisé par une protéine et 3 enzymes => Question plus
loin sur les étapes de cette réparation
Quelles sont les 4 étapes de la réparation de mésappariements (MMR) ? (Cible un seul type de lésion)
1- Une protéine (MutS) contrôle l’ADN nouvellement synthétisé et
se fixe au niveau des mésappariements ce qui provoque
une courbure
2- Une endonucléase reconnait la déformation de l’ADN et
clive le brin renfermant la base incorrecte
3- Une hélicase déroule l’hélice pour éliminer le fragment
défectueux
4- ADN polymérase remplace le fragment éliminé par les
nucléotides corrects
Quelles sont les 4 étapes de la réparation par excision de base (BER) ? (Cible plusieurs types de lésion)
=> Corrige les lésions les plus fréquentes de l’ADN
1- La base endommagée est éliminée par une glycosylase
2- Une endonucléase coupe ensuite le squelette du brin
3- La lacune est comblée par l’ADN polymérase
4- L’ADN ligase ressoude la coupure
=> L’uracile incorporée par erreur ou par désamination de la
cytosine ou par oxoG est éliminé par ce système. La
dépurination/dépyrimidination est aussi réparée par BER
= Commence à l’étape 2, car base déjà enlevée
Quelles sont les 4 étapes de la réparation par excision de nucléotide (NER) ? (Cible plusieurs types de lésion)
=> Corrige la deuxième forme de lésions les plus fréquentes
de l’ADN
1- Cible les dommages causés par des réactions
d’oxydations ou des rayons UV
2- Un segment contenant le nucléotide endommagé et
environ 30 de ses voisins est enlevé par l’intervention
d’une hélicase
3- Une endonucléase coupe le squelette du brin
4- La lacune est comblée par l’ADN polymérase
Qu’est-ce que le xeroderma pigmentosum
C’est une maladie caractérisée par une sensibilité élevée à la lumière solaire. Cela cause une mutation d’un gène impliqué dans le NER qui engendre une absence de réparation des lésions induites par les UV.
=> 1000x plus de risque de développer un cancer de la peau
Quelles sont les 4 étapes de la réparation par jonction d’extrémités non homologues (NHEJ) ? (Réparation cassures double brins)
=> Répare les cassures causées par les radiations et radicaux
libres
1- Reconnaissance des cassures doubles brins par la
protéine Ku
2- Fixation de Ku sur l’ADN coupé et recrutement d’une
nucléase qui excise jusqu’à 10 nucléotides de l’extrémité
de l’ADN
3- ADN polymérase peut allonger les extrémités. Des
nucléotides peuvent être rajoutés ou supprimés.
4- Une ADN ligase achève le travail
=> Ce mécanisme peut être responsable de la
recombinaison de segments qui ne vont pas ensemble
(Translocation de chromosome)
Quelles sont les 3 étapes de la réparation par recombinaison homologue ? (Réparation cassures double brins)
=> Mécanisme qui opère lors du brassage des gènes entre chromosomes homologues lors de la méiose
1- Des protéines Rad51/RecA se fixent sur l’ADN simple brin
en commençant au point de cassure
2- Le segment Rad51-ADN s’aligne côte à côte avec l’ADN
double brin contenant une séquence complémentaire (Force l’insertion)
3- Le filament Rad51 va induire l’appariement du brin
complémentaire homologue au simple brin cassé
Peux-tu me donner 3 caractérisitiques de structure de l’ARN ?
1- L’ARN est un polynucléotide simple brin, il a une plus
grande liberté de conformation que l’ADN
2- Un brin d’ARN peut se replier sur lui-même pour former
des paires de base entre des segments complémentaires
du même brin
3- Joue un rôle plus actif dans l’expression de l’information
stockée dans l’ADN
