La réplication de l’acide désoxyribonucléique Flashcards
la réplication est le mécanisme moléculaire précédant la division cellulaire qui concoure à…
la duplication du patrimoine génétique afin de transmettre un exemplaire identique d’ADN matrice à chacune des cellules filles créées.
La réplication est semi-conservatrice car…
les deux brins parentaux d’ADN servent de matrices pour la synthèse du brin complémentaire et antiparallèle ou ADN fils néo-synthétisé et bidirectionnelle.
quelque soit la taille du génome, le taux de mutations est extrêmement haut
FAUX/ il estextrêmement bas, nous retrouvons, en moyenne, un seul nucléotide incorrectement apparié toutes les 109 bases
L’ADN parental va servir de matrice suivant un schéma semi-conservatif pour la synthèse de deux brins fils
vrai
Le terme « dNTP » est l’appellation courante du mélange des quatre désoxyribonucléosides triphosphates :
▪ Le dATP (oudésoxy-adénosine triphosphate) ;
▪ Le dCTP(ou désoxy-cytidine triphosphate) ;
▪ Le dGTP (ou désoxy-guanosine triphosphate) ;
▪ Le dTTP (ou désoxy-thymidinetriphosphate).
chez les procaryotes les chromosomes sont
circulaires
chez les eucaryotes, les chromosomes sont
linéaires
hélicases
protéines qui utilisent l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP pour catalyser l’ouverture de la double hélice d’ADN appariée sous forme de double brin : elles dénaturent l’ADN par rupture des liaisons hydrogène existant entre les nucléotides des deux brins parentaux.
Après ouverture de l’hélice d’ADN, les protéines SSB
viennent tapisser les monobrins d’ADN afin d’éviter la réassociation des bases complémentaires et ainsi garder l’hélice « ouverte » et éviter la formation en épingle à cheveux.
Les topoisomérases :
classe d’enzymes particulières permettant l’augmentation ou la diminution d’enlacements de la molécule d’ADN. Elles vont gérer les tensions générées par l’ouverture de l’hélice.
Les topoisomérases ont pour mécanisme d’action général :
- La coupure transitoire de l’ADN par clivage d’une liaison phosphodiester ;
- La modification de l’enroulement +/- une fois l’ADN en libre rotation : on perd un tour de la double hélice ;
- La reformation de la liaison phosphodiester par les protéines ligases.
Il existe deux classes de topoisomérases :
Les topoisomérases de type I sont ATP-indépendantes et ne coupent qu’un seul des deux brins de la double hélice de l’ADN ;
- Les topoisomérases de type II sont ATP-dépendantes et coupent les deux brins.
Toutes les ADN polymérases présentent deux activités enzymatiques majeures :
- Une activité polymérasique qui permet la synthèse d’un brin d’ADN dans le sens 5’3’ par ajout de nucléotides en 3’-OH sur une chaîne de nucléotide existante ;
- Une activité exonucléasique 3’5’ aussi nommée fonction de correction ou d’édition.
ADN polymérase III dans le mécanisme de réplication
Elle est l’enzyme principale de la réplication. Elle n’agit, en outre, pas toute seule puisqu’elle est liée à d’autres protéines pour former un complexe multimérique nommé holoenzyme.
ADN polymérase I dans le mécanisme de réplication
Elle intervient aussi dans la réplication et possède, en plus, une activité exonucléasique 5’3’ importante dans ce que nous allons appeler la finition du brin et l’élimination des amorces d’ARN.
L’ARN polymérase
Elle est appelée primase puisqu’elle synthétise l’amorce d’ARN nécessaire à l’action de l’ADN polymérase.
Origine de réplication
sur un chromosome bactérien, il existe une zone nommée origine de réplication qui va servir de point d’initiation de la réplication ou oriC de 245 paires de bases. Cette séquence est riche en adénine (A) et en thymine (T).
Protéines d’amorçage
lorsque la bactérie doit initier la réplication, des protéines d’amorçage vont venir sur des séquences répétées se trouvant sur cette oriC.
Œil de réplication
la fixation des protéines d’amorçage va initier localement l’ouverture de la molécule d’ADN que nous appelons l’œil de réplication.
Fourches de réplication
l’œil de réplication s’agrandit de plus en plus créant deux fourches de réplication qui vont progresser en sens opposés à partir du point d’initiation de la réplication. Ces deux fourches vont finir par se rencontrer et il y aura séparation des molécules qui vont être synthétisées ainsi que le chromosome bactérien.
La réplication ne s’effectue pas de la même manière sur les deux brins d’ADN parentaux
vrai, elle est discontinue sur l’un des deux brins et continue sur l’autre.
Un brin continu (avancé) sur lequel l’ADN polymérase III
suit le sens de la fourche
Un brin discontinu (retardé) sur lequel l’ADN pol. III
suit le sens inverse de la fourche.
Fragments d’Okasaki
sur le brin discontinu, nous allons avoir une synthèse à partir de plusieurs amorces d’ARN. La synthèse se fait ainsi par des petits fragments de manière rétrograde (ou à reculons). Chez les procaryotes, les fragments d’Okasaki possèdent une longueur de 1000 à 2000 nucléotides.
Processivité
capacité d’une enzyme à polymériser sur une plus ou moins longue distance
la vitesse de réplication procaryote est de l’ordre de
500 à 1000 nucléotides par seconde. Le chromosome bactérien est intégralement répliqué en environ 30-40 minutes. La prolifération cellulaire des bactéries est donc très rapide.
Méthylase
la méthylation (ajout d’un groupement CH3) de l’ADN peut s’effectuer chez les procaryotes sur les adénines et les cytosines par une méthylase.
La méthylation s’effectue :
Sur les séquences palindromiques GATC où seule l’adénine est méthylée
Sur les adénines et les cytosines de manière générale
Les fourches de réplication eucaryotes s’arrêtent ainsi dans deux cas :
- Soit parce qu’elles rencontrent une autre fourche qui progresse en sens inverse ;
- Soit parce qu’elles atteignent l’extrémité d’un chromosome qui est linéaire.
Nous retrouvons comme enzymes et protéines chez les eucaryotes :
▪ Les hélicases, encore appelées protéines Mcm ;
▪ Les protéines RPA qui correspondent aux protéines SSB chez les procaryotes (pour rappel, elles empêchent le ré-appariement spontané des brins d’ADN séparés et la formation de structures en épingles à cheveux) ;
▪ Les topoisomérases car les molécules d’ADN linéaires présentent des points de contact avec la membrane nucléaire ;
▪ La primase qui n’est pas associée physiologiquement à l’hélicase chez les eucaryotes ;
▪ Les ADN polymérases dont seules α, γ et δ participent à la réplication
ADN polymérase α
Elle possède un rôle dans l’initiation de la réplication des fragments
ADN polymérase β
Elle agit au niveau de la réparation de l’ADN.
Attention. – Elle ne participe pas à la réplication.
ADN polymérase γ
Elle joue un rôle dans la réplication de l’ADN mitochondrial
ADN polymérase δ
s’agit de l’enzyme majeure intervenant dans la réplication. Elle réalise la synthèse des deux molécules d’ADN filles (continue et discontinue) avec :
- Une activité polymérasique 5’3’
- Une activité de correction (ou d’édition) : activité exonucléasique 3’-5’.
Elle réalise la totalité de la synthèse du brin continu, une partie de la synthèse des fragments d’Okasaki du brin discontinu et elle est impliquée dans la finition des brins (comblement des lacunes).
ADN polymérase ε
Elle agit au niveau de la réparation de l’ADN.
Attention. – Elle ne participe pas à la réplication.
Le PCNA (Proliferating Cellular Nuclear Antigen)
correspond au clamp procaryote
(sous-unité β de l’ADN polymérase III). Il permet de maintenirl’ADN polymérase à proximité de son substrat et donc d’augmenter sa processivité
Les RNases H (ou H1) et FEN-1
possèdent un rôle dans l’élimination des amorces d’ARN créées par la primase
Les ligases
réalisent les dernières liaisons phosphodiesters chez les eucaryotes
(comme chez les procaryotes). Elles permettent de combler les lacunes issues de la dégradation des amores.
L’extrémité des chromosomes est appelée
télomère
Les télomérases sont des
ribonucléoprotéines, ce sont des ADN polymérases ARN-dépendantes : elle synthétise de l’ADN dans le sens 5’3’ et utilisent de l’ARN pour amorce.
Lorsque les cellules saines sont cultivées in-vitro,
elles se divisent un certain nombre de fois, détectent que les chromosomes sont trop raccourcis et arrêtent de se diviser. Nous avons donc une information sur l’âge de la cellule
Lorsque les cellules cancéreuses sont cultivées in-vitro,
nous apercevons une activité télomérasique élevée les empêchant de rentrer en sénescence réplicative.
Le statut de méthylation de ces séquences CG répétées va contrôler l’expression du gène en question :
Lors d’une hyperméthylation, il y a verrouillage de la transcription ;
▪ Lors d’une hypométhylation, il y a déverrouillage et le gène peut être transcrit en ARN.
