Cours 11 Flashcards
À quoi sert la réparation des dommages à l’ADN?
-Assurer la survie des cellules
-Assurer le transfert d’un génome intact aux cellules filles
Comment a-t-on découvert les systèmes de réparation de l’ADN?
Mesure du temps de survie des cellules exposées à un agent endommageant à l’ADN (UV)
Graphique obtenu de la survie cellulaire: courbe avec un coude (plateau, coude, pente constante de mort de cell.)
Interprétation: Capacités de réparation de l’ADN limitées (peuvent être surchargées, ce qui mène à la mort cellulaire)
Quelles sont les deux classes de réparation de l’ADN?
Réparation spécifique: dommages spécifiques à l’ADN
Réparation non-spécifique (générale): distortions dans la double hélice à cause du mauvais appariement de bases
Quels sont les dommages à l’ADN qui demande des systèmes de réparation spécifique?
- Désamination des bases
- Dommages causés par l’oxygène réactif
- Dommages causés par les UV (dimères de pyrimidine)
Quels sont les différents systèmes de réparation non-spécifique?
- Système de réparation de mauvais appariements de bases dirigé par la méthylation
- Réparation par excision des nucléotides
Qu’est-ce que la désamination des bases et quel est son effet?
Perte du groupement amine des nucléotides
Effet: change l’appariement entre les nucléotides = mutations ponctuelles de type transition
La désamination des bases est spontanée ou induite?
Les deux!
Spontané: Température de croissance élevée
Induite: Agents désaminants (hydroxylamine, bisulfite, acide nitreux)
Pourquoi n’y a-t-il pas de d’uracile dans l’ADN?
La désamination d’une cytosine résulte en un uracile
Dans ce cas, il serait impossible de distinguer les bonnes bases d’une base désaminée (on ne reconnaitrait pas l’erreur dans la cytosimne)
Comment réparer la désamination des bases?
- Glycosylase ADN spécifique brine le lien glycosyl entre la base endommagée et le sucre du nucléotide
- AP endonucléase (apurinique ou apyrimidique) vient couper le lien phosphodiester à 5’ du dommage (coupe le nucléotide)
- Pol I ADN vient enlever puis rajouter les bons nucléotides (activité exonucléase 5’ vers 3’ et activité polymérasique)
Enlève et rajoute une cinquantaine de pb (change le premier pb pour la bonne base et remplace les 2-49 avec les mêmes bases déjà bonnes) - Ligase vient sceller les liens
Comment l’oxygène peut-il endommager l’ADN?
Formes réactives de l’oxygènes qui possèdent plus d’électrons que l’oxygène moléculaire
EX: Radicaux superoxydes
Peroxyde d’hydrogène
Radicaux hydroxyls
Il y a dommage s’il y a accumulation de ces formes réactives dans la cellule
Accumulation causée par les réactions métaboliques de la cellule ou par des conditions environnmentales particulières (genre rayons UV)
Comment la cellule se protège-t-elle de ces dommages à l’oxygène? (prévention)
Présence d’enzymes pour contrer l’accumulation des formes réactives
- Superoxide dismutases
- Catalases
- Peroxydases
Pourquoi y a-t-il tout de même des dommages oxydatifs à l’ADN et Comment la cellule répare-t-elle ces dommages à l’oxygène?
Lien entre ROS et cancer?
Grande sensibilité de l’ADN aux dommages oxydatifs
Action des réactifs avec l’élimination complète de la cellule
Présence d’enzymes spécifiques pour réparer les commages oxydatifs
Dommages oxydatifs: en partie responsable de l’augmentation des taux de cancers avec l’âge
Donne-moi un exemple spécifique de dommage oxydatif
Base oxydée 7,8-dihydro-8-oxoguanine
Viens s’apparier à l’adénine = transversion GC -> AT
Effet délétère (dommage important)
Comment réparer le 8-oxoG?
Avec un système mut
MutT: empêche l’incorporation de 8-oxoG à l’ADN en convertissant 8-oxoG-dGTP en 8-oxoG-dGMP avec une phosphatase
MutY: Glycosylase spécifique qui enlève une adénine incorporée en face du 8-oxoG (pol III ajoute par erreur un adénine complémentaire à oxoG–> mutY enlève l’adénine et polIII rajoute le bin nucléotide (cytosine)q
MutM: Glycosylse spécifique qui enlève le 8-oxoG incorporé dans l’ADN
Quel est le problème de l’irradiation des rayons UV aux avec l’ADN?
Les UVs causent la formation de dimères de pyrimidine
= 2 pyrimidines adjacentes fusionnées de manière covalente
2 thymines adjacentes qui se lient forme un anneau cyclobutane
un thymine et une cytosines qui se lient forment un dimère 6’ et 4’
Quels sont les systèmes de réparation des dommages à l’UV? (dimères de pyrimidine)
- Photoréactivation
- Glycosylases spécifiques pouvant enlever les dimères de pyrimidine
Qu’est-ce que la photoréactivation et comment ça marche?
Sytème de réparation spécifique aux anneaux de cyclobutanes chez E. coli
Premier système de réparation découvert (cellules exposées aux UVs survivent mieux à la lumière qu’à la noirceur)
Fonctionnement:
Enzyme PHOTOLYASE contient une FADH2 qui absorbe de la lumière, ce qui donne l’énergie nécessaire pour séparer le dimère
FADH2 = Flavine adénine dinucléotide réduite
- Radiation UV cause une déformation dans l’ADN avec un dimère de pyrimidine
- Enzyme photolyase vient s’attacher au dimère
- Énergie de la lumière permet de cliver le dimère et libère l’enzyme
À quoi sert le système de réparation de mauvais appariements de bases dirigé par la méthylation?
Système non-spécifique qui peut essentiellement réparer toutes les distortions mineures à l’ADN
Ex de réparation:
-Mauvais appariement de bases
-Glissement du cadre de lecture
-Incorporation d’analogues de bases
-Alkylations qui causent des distorsions mineures
Évite des mutations chez E. coli et aide à la correction des erreurs de la réplication
Comment fonctionne le système de réparation de mauvais appariements de bases dirigé par la méthylation? + expliquer mécanisme
Agit si les ADN pol avec une activité exonucléase 3’ à 5’ n’ont pas enlevé les nucléotides
Le système dégrade la région d’ADN qui contient le mauvais nucléotide puis une ADN pol vient combler le trou
Capacité à discriminer le brin matrice du brin nouvellement synthétisé (reconnait la méthylation du brin matrice)
Mécanisme:
- MutS: Dimère reconnait le mismatch et hydrolyse ADN
- MutS-MutL-MutH: Complexe ternaire qui se forme après l’hydrolyse de l’ATP
- MutH: Fait une incision dans le brin nouvellement synthétisé à la séquence GATC non-méthylée
- Incision devient trou avec les exonucléases (ExoI, ExoVII, ExoX, RecJ), dirigé par UvrD
- Re-synthèse du trou par pol III
- Liaison du nick par la ligase
Qu’est-ce que la réparation par excision de nucléotides?
Reconnait les distortions majeures dans la double-hélice (non-spécifique)
Distortions majeures causées par les dimères de pyrimidines qui bloquent la progression d’une fourche de réplication
Ne répare pas les lésions
Quel est le mécanisme relié à la réparation par exclusion de nucléotides?
- Le complexe UvrA-UvrB scanne la double-hélice à la rechereche d’une distorsion importante
- Reconnaissance d’une distorsion majeure: UvrA quitte et UvrC vient remplacer
- Attachement UvrB-UvrC stimule l’activité endonucléosidique de UvrC = coupe 4n à 3’ et 7n à 5’
- Hélicase UvrD élimine oligonucléotide
- ADN pol I re-synthétise le brin retiré
- Ligase vient sceller
Quel est le lien entre les dommages à l’ADN et la réponse SOS?
Dommages à l’ADN = Expression de gènes nécessaire pour permettre la réparation de l’ADN
Régulon SOS = contrôle d’une trentaine de ces gènes
Protéine LexA = Réprime le régulon SOS
Comment la réponse SOS est-elle induite?
Apparition de régions simple-brin d’ADN
Région simple brin = résultat de l’arrêt de fourches de réplication à cause d’obstacles (comme les dimères de pyrimidine) ou des ARN pol
À quoi sert le complexe RecBCD?
Forme de courtes séquences d’ADN simples brin servant de substrats à la protéine RecA
(prennent en partie en charge l’arrêt de la fourche de réplication)
Comment fonctionne la protéine RecA? à quoi sert-elle?
Utile à l’expression des gènes SOS
Activée par l’interaction avec de l’ADN simple brin
RecA activé interagit avec LexA
Interaction RecA-LexA stimule l’autoclivage de LexA( aka RecA = co-protéase du clivage de LexA)
Puisque LexA sert à réprimer la réponse SOS, son inactivation permet l’expression du régulon SOS
Exemples de gènes du régulon SOS
uvrA
uvrB
recF
sfiA
Quel est le rôle du sfiA?
Inhibe l’action de la protéine FtsZ = inhibe la division cellulaire tant que les dommages à l’ADN ne sont pas réparés
Qu’arrive-t-il s’il y a trop de dommages à l’ADN pour les capacités de réparation?
Rôle des gènes umu C et umuD
umu = ultraviolet-induced mutation
Accumulation de recA s’il y a trop de dommage pour la cellule
++ RecA sert de co-protéase à l’autoclivage de umuD = Activation de umuD
1umuC + 2 umuD = complexe de polV (prépolV)
1umuC + 2umuD + filament recA = mutasome polV
À quoi sert le mutasome polV?
Passer par-dessus des obstacles sur l’ADN (comme les dimères de pyrimidine) en ajoutant un nucléotide au hasard en face de la lésion
Permet le concept de mutagénèse induite par la réponse SOS
–> en sautant par-dessus les erreurs, on peut compléter la réplication de l’ADN et survivre
Pol V = error-prone-polymérase (prédisposée aux erreurs)
Qui sont les polymérases de translésion et comment fonctionnent-elles?
Pol II, IV, V
Induites par la réponse SOS
Mistake-hopping avec une beta-clamp
- À l’encontre d’une erreur, polIII abandonne la beta-clamp
- Une pol de translésion pick up la beta-clamp abandonnée
- Mistake-hopping (place n’importe quoi) puis la pol translésion relâche la beta-clamp
- Pol III arrive et reprend la beta-clamp
- Polymérisation continue
Une force quantité de dNTP (condition de stress) favorise la polymérisation au lieu de la dégradation par pol III
Qu’est-ce que la mutagénèse adaptative?
SIM = Stress-induced mutagenesis
Mutations adaptatives induites par des stress
Permettent l’accélération de l’évolution et assurer la survie et l’adaptation aux stress des bactéries
ex: accorder de la résistance, augmenter la virulence…
Pourquoi le concept de mutagénèse adaptative est-elle controversée?
Vient à l’encontre du principe de sélection naturelle de Darwin
Comment ont-ils prouver le système de mutagénèse adaptative?
Expériences servant à déterminer l’effet de la présence de lactose sur l’acquisition de mutations de réversion de lacZ- à lacZ+
De quoi dépend la mutagénèse adaptative?
-Réponse SOS: Induire la synthèse des pol de translésions
- Rpos (inhiber le gène mutS et inhiber la polIII (éviter la réparation des mutations))
-R-loops (réplication à oriC bloquée en période de stress)
-Cassure double-brin (réparé par pol)
