Chapitre 9 : Altérations, réparation et mutations de l'ADN Flashcards
Théorie mutagenèse somatique
La probabilité d’apparition d’une mutation dépend de : (3)
Quelles sont les 2 causes principales de mutations?
- Fréquence de dommages
- Vitesse de réparation
- Potentiel mutagène des dommages
1. Erreurs de réplication
2. Lésions chimiques ou physiques (ADN subit des agressions constantes par des agents chimiques, naturels et artificiels + radiations qui cassent ADN ou modifient bases) avec comme conséquences mutations ou blocage réplication ou transcription
Les erreurs de réplication et leur réparation
Tout changement de séquence de l’ADN = ?
2 exemples sont:
Changement d’une base pour une autre = ? 2 types =?
Ajout (insertion ou?) ou perte (délétion quand?) avec réarrangements chromosomiques
Est-ce qu’un mésappariement est une mutation?
Qu’est-ce qui corrige lors de la réplication?
Mutation
Substitution
Transition en majorité (10x) donc changement de bases entre les purines et entre les pyrimidines OU transversion (purine à pyrimidine ou inverse)
Insertion principalement dans régionsde répétitions courtes en tandem
Délétions quand le brin matrice fait une boucle
NON, après premier cycle de réplication il y a mésappariement puis après 2e cycle il y a fixation de la mutation
exonucléases 3’ + système de réparation des mésappariements
Quels sont les 2 défis du système de réparation des mésappariements?
Comment savoir quel est le brin parental et ainsi quelle est la base mal appariée?
Sur quel nucléotide et avec quoi?
Qu’est-ce qui casse ADN sélectivement sur le brin non méthylé, ce qui déclenche réparation spécifique du brin neuf?
Inspecter et réparer mésappariements rapidement avant la fixation de la mutation par la réplication de l’ADN + doit reconnaître nucléotide mal apparié et non celui sur l’autre brin
E coli méthyle les 2 brins de l’ADN, ce qui fait que lors de la réplication, seul le brin parental est méthylé (hémiméthylé) quelques minutes après réplication
Sur le A (dans séquence 5’GATC) avec la méthyltransférase DAM
MutH
Réparation des mésappariements
- Dimère de ? inspecte et reconnaît le mésappariement. Il recrute ? et ? est inactif.
- Le complexe va se localiser au premier ? hémiméthylé. ? active MutH.
- MutH activé clive en 5’ du ? et en ? du mésappariement.
- ? enlève un bout d’ADN contenant le mésappariement.
- ? et ? remplissent la brèche créée.
*Chez les eucaryotes, système similaire aux procaryotes avec analogues de MutS et MutL MAIS pas ?
MutS
MutL
MutH
GATC
MutL
GATC
3’
hélicase UvrD
ADN pol III et ligase
hémiméthylation car avant d’être ligaturés, fragments d’Okazaki ont une cassure qui sert de point de départ à la réparation
Altérations de l’ADN (endogènes)
L’ADN subit des altérations spontanées par ?
Base qui subit cette modification le plus fréquemment?
Adénine qui subit cette modification?
Guanine qui subit cette modification?
Quelle base ne peut pas subir cette modification?
*Contrairement aux erreurs de réplication, toutes ces altérations ont pour résultat : ?
hydrolyse et désamination (enlèvement NH2)
cytosine (change pour uracile qui ressemble à T donc s’apparie à une adénine)
devient hypoxanthine (ressemble à G donc s’apparie à C)
devient xanthine mais ressemble encore à guanine alors s’apparie avec cytosine et n’occasionne pas de mutation
la thymine car elle ne contient pas de NH2
apparition situations non naturelles dans l’ADN (cela permet aux systèmes de réparation d’intervenir)
Qu’est-ce que l’exemple de la 5-méthylcytosine nous montre?
Quelles sont les mutations les plus fréquentes?
Sa désamination engendre une base naturelle dans l’ADN, la thymine, ce qui n’est pas une altération et donc n’est pas reconnu par systèmes de réparation. Les 5’méthylcytosines sont des points chauds de mutations.
Les C vers T aux 5’CG
Altérations de l’ADN (endogènes)
L’ADN subit également des ? par hydrolyse spontanée de ? et cela produit un site ? (?)
dépurinations
la liaison N-glycosidique
apurique (désoxyribose sans purine)
Altérations de l’ADN (endogènes/exogènes)
L’ADN est altéré par des ?
Source endogène = ?
Sources exogènes = ?
Sur quelle base cette modification est-elle la plus fréquente?
oxydations (dérivés de l’oxygène, espèces réactives oxygène)
Chaîne respiratoire (mitochondries en produisent full)
Radiations ionisantes, ultraviolets, agents chimiques générant radicaux libres
Guanine qui devient 8-oxoG (donc T qui s’apparie avec A, transversion, une des mutations les plus fréquentes dans les cancers humains)
Altérations de l’ADN (exogènes)
L’ADN est aussi altéré par des ?, ce qui signifie que groupements ? ou ? sont ajoutés sur les phosphates ou les bases de l’ADN
Sites sensibles à cette modification = ?
L’ADN est aussi altéré par des ?
Différents types…
- ? (dommages directs), résultat?
- ? (dommages indirects), ils excitent quoi et qu’est-ce que ça génère?
- Radiations ionisantes - rayons ? et ? qui provoquent ? en attaquant ?
alkylations
méthyle (CH3) ou éthyle (CH2CH3)
oxygène du carbone 6 de la guanine (cela génère de l’O6-méthylguanine qui peut s’apparier à la thymine (G vers A), cause distorsion double hélice)
rayonnements
- Ultraviolets plus courts : rayonnements de longueur d’onde proche de 260 nm sont fortement absorbés par les bases, ce qui résulte en fusion photochimique de 2 pyrimidines contigues sur le même brin d’ADN (C-C, C-T, T-T, T-C)
- Ultraviolets longs : peu ou pas absorbés par ADN, excitent d’autres chromophores cellulaires et vont générer des ROS
- y et x qui provoquent des cassures bicaténaires en attaquant désoxyribose du squelette de l’ADN
Autres de causes de mutations…
Les mutations sont également causées par des ? (composés qui se substituent aux bases normales) et ? (composés qui se glissent entre les bases)
Un exemple de chaque?
analogues de bases
agents intercalants
Analogue de la thymine qui s’apparie à la guanine, un des plus mutagènes, le 5-bromo-uracile (5-BrDU) - mutation induite est une transition
Éthidium (agents intercalants provoquent additions ou délétions d’une à plusieurs paires de bases)
Conséquences possibles des altérations de l’ADN
Nommer les 2
- Empêchent la réplication ou la transcription
- Provoquent un changement permanent de l’ADN après réplication
Systèmes de réparation des altérations de l’ADN
Exemple de réversion directe d’une altération = ?
Elle inverse directement la formation de ? résultant de l’action des rayons ultraviolets. Une enzyme qui se lie sans lumière appelée ? capte l’énergie de la lumière et l’utilise pour rompre les liaisons ? qui relient 2 ?. Une fois que ? enlevé, affinité enzyme pour ADN devient nulle
*Présent chez procaryotes + eucaryotes inférieurs mais pas humains
Autre exemple de réparation par inversion très coûteux en énergie pour la cellule= ?
Mécanisme très coûteux en énergie, qu’est-ce que l’enzyme a de particulier?
Photoréactivation
dimères de pyrimidines
photolyase (utilise UV longue (UVA) pour réparer dommages faits par UV courts (UVB + UVC))
covalentes
pyrimidines contigues
CPD
méthyltransférase enlève groupement méthyle, ce qui répare les O6-méthylguanine
Enzyme suicide qui ne peut être utilisée qu’une seule fois
Les voies les plus fréquemment empruntées pour nettoyer l’ADN de ses bases altérées sont celles des systèmes de réparation qui enlèvent et remplacent ces bases…
Les 2 principales : (2)? Enzymes du premier?
*Différence entre BER et réversion directe?
1- Réparation par excision de base (voie BER) : enzyme spécifique enlève seulement la base endommagée. ADN glycosylase reconnaît et enlève la base altérée et génère site apurinique/apyrimidinique (site AP). AP endonucléase et exo enlèvent le site AP. ADN pol et ligase remplissent la brèche.
2- Réparation par excision de nucléotides (voie NER) : enzymes ne reconnaissent pas de lésion particulière. Système reconnaît des déformations de la double hélice d’ADN. Il enlève une partie de l’ADNsb responsable de la déformation et remplit la brèche par une ADN pol et une ligase
BER enlève base et la remplace alors que dans réversion directe, on répare la base seulement et elle reste là.
Réparation par excision de nucléotides (voie NER) - PROCARYOTES
1- ? et ? scrutent l’ADN. ? détecte les déformations de l’ADN.
2- ? ouvre la double hélice et recrute ? (dénaturation locale ADN)
3- ? crée 2 incisions (8 nt de la lésion en 5’ et 4-5 nt de la lésion en 3’)
4- ? enlève le fragment de 12-13 nt contenant la lésion
5- ? et ? remplissent la brèche
UvrA et UvrB
UvrA
UvrB
UvrC
UvrC
Hélicase UvrD
ADN pol et ligase
Réparation par excision de nucléotides (voie NER) - EUCARYOTES
Même principe que chez les procaryotes, mais plus complexe… + de 25 protéines
? reconnaît lésion
Hélice est ouverte et stabilisée par ?, ? et ?
? et ? coupent en 5’ et 3’ (segment de 24-32 nt)
ADN pol et ligase remplissent la brèche
**Comme la NER est générale, pourquoi a-t-on besoin de la BER?
XPC
XPA, XPD et RPA
XPF et XPG
Parce que la NER réussit seulement à réparer dommages qui causent des distorsions à la double hélice. BER est plus rapide et répare dommages qui ne causent pas de distorsion.
Traverser les lésions de l’ADN lors de la réplication…
Mécanisme de sécurité qui permet à la machinerie de réplication de dépasser sites de lésions. Entaché d’erreurs et introduit mutations, mais permet aux cellules d’échapper au pire des sorts : un chromosome incomplètement répliqué = ?
Chez les mammifères qu’arrive-t-il?
synthèse translésionnelle
Translésion chez mammifères : anneau coulissant (PCNA) est ubiquitiné (reste sur place) suite à un blocage de l’ADN pol par un dommage. PCNA-ubi recrute l’ADN pol translésionnelle et passe par-dessus la lésion.
Qu’est-ce qui permet des échanges génétiques entre régions homologues et est impliqué dans divers processus comme la méiose et la réparation de l’ADN?
Quel est le type de lésions le plus dangereux réparé par la voie mentionnée à la question précédente?
Par quoi ces lésions sont-elles causées?
Comment sont-elles réparées?
Recombinaison
cassures bicaténaires
Radiations ionisantes et autres agents mutagènes
la séquence concernée par la cassure est copiée à partir d’une double hélice différente mais homologue
Recombinaison homologue (lors de cassures monocaténaires)
Appariement entre la région d’ADNsb d’une molécule parentale qui s’apparie avec son brin complémentaire dans l’autre brin = ?
Quelques paires de base sont souvent mésappariées = ?
2 molécules d’ADN connectées par croisement des brins d’ADN = ?
La jonction migre pour augmenter la grandeur de la séquence appariée = ?
Coupure de la jonction de Holliday entraîne ?
Invasion de brin
ADN hétéroduplexe
Jonction de Holliday
migration d’embranchement
résolution : coupure des brins d’ADN dans la jonction qui regénère 2 ADNdb indépendants - produits croisés OU produits non croisés
Recombinaison avec cassures bicaténaires
Cb de jonctions d’Holliday?
Cela peut donner ? ou ?
Quelle est la voie qui sert à la réparation de ces cassures chez E.coli?
? aménage ADN au site de cassure
? catalyse échange des brins en recouvrant les séquences homologues
? et ? catalysent migration d’embranchement
? permet résolution jonction de Holliday
Zoom sur RecBCD
Hélicase lente 3’ vers 5’ et nucléase = ?
Hélicase rapide 5’ vers 3’ = ?
Reconnaît site chi = ?
Qu’est-ce que ça donne comme résultat?
2
produits non croisés (non recombinés) ou produits croisés (recombinés)
Voie RecBCD
RecBCD
RecA
RuvA et RuvB
RuvC
RecB
RecD
RecC
ADNsb se terminant par un site chi (quand RecBCD trouve site, il arrête de couper sur brin 5’-3’ mais continue à cliver sur brin 3’-5’)
Sites chi
Séquence GCTGGTGG
Pourquoi y a-t-il une surreprésentation de sites chi?
1- Invasion des brins par ?, qu’est-ce qui fait que le brin se retrouve enrobé? Recherche ?, complexe ? est la forme active. 2 sites de liaison d’ADN = ? et ? pour créer complexe stable entre les 2 molécules d’ADN
2- Migration d’embranchement par ?
? lie spécifiquement jonction de Holliday et recrute ?
? est une ATPase hexamérique (moteur) avec fonction d’hélicase qui fait migrer l’embranchement
3- Coupure jonction d’Holliday par ? qui est une endonucléase qui clive de 2 façons possibles et se lie à RuvAB
C’est un mécanisme de protection contre l’ADN d’un organisme infectant : si un virus infecte une bactérie, il peut subir des aggressions aussi et avoir des cassures bicaténaires. Lorsque cette cassure va être reconnue, la probabilité qu’il trouve un site chi dans le génome viral est bcp moins élevé que d’en retrouver dans un autre génome E.coli. Il va gruger environ tout l’ADN du génome viral et ça permet de l’éliminer de cette façon.
RecA
polarité de liaison
d’homologie
primaire (lie molécule ADNsb) et secondaire (lie séquence homologue)
RuvAB
RuvA
RuvB
RuvB
RuvC
BON RÉSUMÉ
Quelles sont les 4 sortes d’erreurs de réplication que nous avons vues et leur système de réparation respectif?
Quels sont les 3 types de dommages endogènes et leur système de réparation respectif?
Quels sont les 6 types de dommages exogènes et leur système de réparation respectif?
Insertions et délétions (pas de système), mésappariements (réparation des mésappariements), cassures bicaténaires (recombinaison)
Dépurination (BER avec AP lyase), désamination (BER pour Uracile), oxydation (BER)
Alkylation (réversion directe), UV directs (NER/réversion directe/synthèse translésionnelle), UV-indirects (BER), radiations ionisantes (recombinaisons), analogues de bases (N/A) et agents intercalants (N/A)
