Les mutations et la réparation de l’ADN Flashcards
Quel est le chemin des ARNt? Que transportent-ils?
Dans le cytoplasme, les ARNt transportent les a.a. vers les ribosomes qui traduisent le message de l’ARNm encrypté sous forme de triplets de ribonucléotides en une série d’a.a. attachés par des liaisons peptidiques.
Définir génon, codon et anticodon
Génon(1):3 désoxyribonucléotides consécutifs du brin matrice de l’ADN. Il est transcrit en codon.
Codon(2): 3 ribonucléotides consécutifs d’une molécule d’ARNm complémentaires à un génon.
* et 3 désoxyribonucléotides du brin codant de l’ADN complémentaire au génon.
Anticodon(3): 3 ribonucléotides consécutifs d’ARNt complémentaires à un codon spécifique de l’ARNm.
Les séquences sont nommées de ______ vers ______.
Les séquences complémentaires sont ___________.
- 5’ vers 3’
- antiparallèles
Que représente un triplet de nucléotides?
Un triplet de nucléotides(UAC, AUG, etc.) code pour un acide aminé:
possibilité de coder 64 acides aminés (4 bases azotées différentes en triplets: 43= 64) mais il n’y a que 20 acides aminés.
—> Pour cette raison plusieurs triplets de nucléotides codent pour le même acide aminé: redondance, dégénérescence du code génétique.
Comment est le cadre de lecture? Qu’est-ce que cela permet?
Les codons sont lus sans chevauchements.
—> Si une mutation substitue un nucléotide par un autre, alors un seul codon est affecté. S’il y avait
chevauchement, 3 codons seraient affectés.
—> Le cadre de lecture indique comment il faut lire la séquence : On le trouve en identifiant le codon de
départ (AUG = a.a. méthionine) sur la séquence (la recherche se fait du 5’ vers 3’).
Quelles sont les étapes pour passer de l’ADN à la protéine (5 étapes)?
1- ADN (brin anti-codant/brin matrice) : possède les génons
2- Transcription
3- ARNm : possède les codons
4- Traduction
5- Protéine : possède les acides aminés
Quels sont les divers types de codons (3)?
Codons d’initiation: marquent le début de la lecture de l’ARNm.
o Tous: AUG méthionine pour les eucaryotes et N-formyl-méthionine pour les procaryotes)
o Autres possibilités chez procaryotes : GUG (valine) et UUG (leucine).
Codons des acides aminés: codent pour les 20 acides aminés
Codons de terminaison (STOP): indiquent la fin de la lecture de l’ARNm. UAG, UAA et UGA
Que faut-il faire pour trouver un cadre de lecture?
Pour trouver un cadre de lecture, il faut chercher (sur l’ARNm ou sur l’ADN codant 5’ vers 3’) le premier codon «AUG» (ou «ATG»). À partir de lui, la séquence codante se poursuit, par triplets, sans chevauchement, jusqu’au codon «STOP».
Définir mutations.
Les mutations ≡ tous les changements de la séquence de l’ADN.
Les mutations sont classées en 3 manières, quelles sont-elles?
o Selon l’effet sur la structure (d’ADN) : simple (small-scale) ou profond (large-scale)
o Selon l’effet sur la fonction (de la protéine) : perte-de-fonction, gain-de-fonction
o Selon l’effet sur la valeur adaptative : néfaste, bénéfique, neutre.
Quelles sont les conséquences des mutations selon le type cellulaire affecté (2)?
—> Dans la cellule germinale(production des gamètes): affecte les générations suivantes
—> Dans la cellule somatique: affecte l’individu (ex: mutations dans la régulation du cycle cellulaire= cancer)
Quels sont les types de mutations ponctuelles (modifications simples) (2)?
Substitution de nucléotides.
o Pendant la réplication
o Modification de la structure chimique d’un nucléotide déjà présent.
Indels: insertion/délétion d’une paire de nt.
Quels sont les effets d’une substitution de bases sur l’ADN (3)?
- Mutation silencieuse = aucun effet sur la séquence d’acides aminés, remplacé par un autre nucléotide —> ne change pas l’acide aminé
- Faux-sens = bénéfiques ou néfastes, remplacé par un autre nucléotide —> change l’acide aminé
- Non-sens = arrêt prématuré
Quels sont les effets d’une insertion/délétion d’une ou plusieurs bases paires de bases sur l’ADN (3)?
- La délétion engendre un décalage du cadre de lecture qui entraine un faux-sens (différent acide aminé)
- L’insertion engendre un décalage du cadre de lecture qui entraine un non-sens (arrêt prématuré)
- L’insertion ou la délétion d’un triplet n’affecte pas le cadre de lecture mais entraine l’ajout ou la perte d’un acide aminé
Quels sont les types de modifications profondes (4)?
o Insertion ou délétion larges (une séquence et non 1-2 nt)
o Réarrangement chromosomique : modification de l’organisation d’une large région chromosomique (change l’ordre des gènes). Translocation, recombinaison aberrante, inversion, déplacement des transposons…
o Amplification génétique : répétitions anormales de régions de l’ADN suite à la réplication. Duplication de gène complet, de partie de chromosomes ou extension des séquences répétées (microsatellites)
o Anomalies chromosomiques (ex.trisomie).
Quels sont les effets d’un changement dans la séquence qui code une protéine?
Une protéine différente dont la forme, l’activité ou l’association à d’autres protéines a été changée.
Quels sont les effets d’un changement dans la région régulatrice de l’expression génique ou dans la structure globale de l’ADN?
La protéine n’est pas modifiée, mais elle n’est plus produite au moment adéquat ou n’est plus produite du tout.
Vrai ou faux : Les mutations sont à la base du polymorphisme, des allèles, de l’évolution et de certaines maladies.
Vrai
Que permettent les mutations?
Les mutations permettent la variation génétique nécessaire à l’évolution.
—> Les mutations peuvent être bénéfiques et permettent une meilleure adaptation à l’environnement.
Quelles sont les origines possibles des mutations (3)?
o Les erreurs de la réplication: mésappariement (mutations ponctuelles, 1 nt à la fois) ou glissement de l’ADN polymérase (microsatellites)
o Un endommagement chimique de l’ADN (l’ADN a une stabilité limitée): les altérations spontanées (hydrolytiques) ou environnementales (agents mutagènes et radiations)
o La transposition des séquences d’ADN
Quels sont les effets possibles des mutations (3)? Quelle origine de mutation provoque ces effets?
o Un changement dans la séquence codant une protéine (une protéine différente dont la forme, l’activité ou l’association à d’autres protéines a été changée) = Les erreurs de la réplication et un endommagement chimique de l’ADN
o Un changement dans la région régulatrice de l’expression génique (la protéine est plus/moins présente ou présente à un moment différent du développement ou dans des circonstances différentes.) = Les erreurs de la réplication et un endommagement chimique de l’ADN
o Un changement dans la structure de l’ADN qui empêche la réplication et la transcription. = Un endommagement chimique de l’ADN
Définir substitutions.
Les substitutions : le mésappariement d’un nucléotide. La réplication suivante assure ensuite d’intégrer la modification de manière permanente sur les deux brins.
Qu’est-ce que les substitutions impliquent (2)?
Impliquent les mécanismes de réplication de l’ADN :
—> une erreur est introduite pendant la réplication et n’est pas réparée.
—> une modification de la structure chimique d’un nucléotide déjà présent induit une erreur de lecture de la polymérase qui associe la mauvaise base azotée.
Quelles sont les 2 classes de substitutions?
- La transition d’une pyrimidine à une autre (C à T) ou d’une purine pour une autre (A à G)
- La transversion d’une pyrimidine pour une purine (T pourA ou G) ou le contraire
Qu’est-ce qui doit être fait pour faire la réparation des mésappariements (substitutions)?
La réparation doit identifier l’erreur, identifier le brin qui contient l’erreur, corriger et tout cela très vite, avant la prochaine réplication.
Chez E.coli, comment se fait la méthylation de l’ADN?
o La méthyltransférase Dam reconnaît la séquence «GATC» sur l’ADN et y ajoute un groupe méthyl (CH3) sur l’adénine. Les «GATC» sont fréquentes (1/256 pb).
—> Avant la réplication, l’ADN parentale est méthylé.
o Lors de la réplication le brin matrice demeure méthylé et le nouveau brin ne l’est pas encore (la nouvelle molécule d’ADN db est hémi-méthylée).
o Ainsi, s’il y a une mutation ponctuelle la machinerie enzymatique reconnait le nouveau brin (celui sans CH3) et le corrige.
Chez E.coli, quel est le rôle des Mut (6 étapes)?
o La MutS parcourt l’ADN et détecte les distorsions de la charpente (causées par les mésappariements).
—> MutS s’y attache: induction d’un changement de conformation de la protéine et échange ADP → ATP.
—> Ainsi MutS recrute la protéine MutL.
o Ensemble, MutS-MutL vont glisser sur l’ADN pour chercher la MutH qui clive le brin d’ADN non-méthylé, ce qui met fin à la partie“mut”.
o Par la suite, une hélicase spécialisée (UvrD) s’attache au point de césure et ouvre l’ADN.
o Une exonucléase élimine les nts à partir de la césure et jusqu’au-delà du mésappariement.
—> Le tout est réparé par l’ADNpol I et la ligase.
Chez E.coli, quels sont les rôles de la MutH (2)?
o Peut couper du côté 3’ de l’erreur ou de 5’:
—> L’Exo VII ou Rec j dégradent le brin dans
la direction 5’-3’.
—> L’Exo I dégrade dans la direction 3’-5’.
o Se lie aux séquences GATC temporairement hémiméthylées suite à la réplication.
—> Reste sa forme inactive jusqu’à l’arrivée de MutS-L.
—> La MutH activée clive le brin d’ADN non méthylé au site –GATC-.
Chez E.coli, que permet l’activité exonucléase des polymérases?
L’activité exonucléase des polymérases permet d’améliorer la fidélité de réplication d’un facteur 100 et le système de réparation des mésappariements augmente encore cette fidélité par 1000
Chez les eucaryotes, quels sont les homologues de MutS et MutL? Recrutés par qui?
Homologues de MutS et MutL(chez humain MSH et MLH).
—> Recrutés par la PCNA (clamp euca).
—> Les eucaryotes semblent avoir dupliqué le gène MutS pour former des hétérodimères MSH. Les différentes sous-unités peuvent reconnaitre des mutations différentes.
Chez les eucaryotes, quel est l’homologue de MutH?
Pas d’homologue MutH.
—> À la place, une RNase H fait une coupure au niveau de l’amorce (cette enzyme reconnait un hybride ARN-ADN).
—> MutL se fixe par-dessus la coupure et les exonucléases enlèvent le fragment situé entre MutS et MutL.
—> Au lieu de RNase H, les exonucléases peuvent aussi utiliser les césures temporaires entre les fragments d’Okasaki ou le bout 3’ du brin avancé.
Vrai ou faux : Chez les eucaryotes comme chez les procaryotes, le mécanisme de la méthylation est utilisé.
Faux : Le mécanisme de la méthylation n’est pas utilisé chez les eucaryotes.
—> Les fragments d’Okazaki et l’amorce indiquent quel brin est «nouveau» (toute proportion gardée, il y a plus d’Okazaki chez les eucaryotes, car plus courts).
Définir microsatellites.
Les microsatellites sont des motifs de 2 à 10 nucléotides hautement répétés ex: CTTCTTTT …
o Selon les séquences, possibilité d’appariement simple brin en ‘épingle’.
o Les enzymes de la réplication copient difficilement les microsatellites avec fidélité et effectuent des ‘dérapages’ : Augmentation ou diminution du nombre des répétitions présentes
* Polymorphisme.
Définir mécanisme de glissement réplicatif.
Mécanisme de glissement réplicatif : les insertions ou les délétions apparaissent par un “appariement décalé” de séquences répétées.
Chez les eucaryotes, qui détecte les dérapages de polymérase et les corrige? Sans réparation, que se passerait-il?
Le système Mut-homologue des eucaryotes détecte les dérapages de polymérase et les corrige.
—> Sans réparation, certaines pathologies peuvent apparaître. Elles sont associées à l’expansion des
triplets répétés à l’intérieur des gènes.
Expliquer la maladie de Huntington (neurodégénérescence).
Un microsatellite «CAG» dans le gène HD qui code la protéine HTT (CAG = codon glutamine)
—> une élongation de la HTT par ajout de plusieurs glutamines. Les individus sains ont 10-26 répétitions du triplet. Les porteurs de la maladie ont 40+ répétitions. La maladie est génétiquement dominante et le nombre de répétitions tend à augmenter d’une génération à l’autre.
Qu’est-ce que HTT? Quel est son rôle?
HTT est un facteur de transcription qui régule l’expression d’un récepteur de neurotransmetteur dans les neurones. Il utilise ses glutamines pour interagir avec la machinerie de transcription donc leur nombre est importan
Quel est la conséquence d’une protéine HTT avec plus de glutamines? Quels sont les effets de cette conséquence (3)?
La protéine HTT avec plus de glutamines se replie mal, et n’a donc pas la bonne configuration.
Modifie le niveau d’expression de gènes impliqués dans :
•la réception de neurotransmetteurs
•la signalisation intracellulaire
Agrégation des protéines dans la cellule, affectant son fonctionnement normal
•Formation de ponts H entre les protéines mutantes HTT
•Provoque un détachement de la dynéine des microtubules → mauvaise conduction des vésicules
Clivage protéolytique des protéines mutantes (bris en plusieurs morceaux non fonctionnels)
•Les morceaux clivés de HTT sont importés dans le noyau
•Induit la mort cellulaire des neurones
Que sont les altérations spontanées et quand surviennent-elles?
Plusieurs modifications chimiques des bases surviennent spontanément en présence d’eau et peuvent entraîner des altérations dans la séquence d’ADN.
—> Altérations spontanées = altérations hydrolytiques
Quels sont les types d’altérations spontanées (2)?
La déamination (perte d’un NH3)
La dépurination (coupure du lien glycosidique reliant purine-sucre)
—> un site apurique (AP) (b)
Quels sont les 2 cas fréquents de la déamination?
*2 cas fréquents:
-La cytosine devient uracile(a)
-La cytosine-CH3 devient thymine (c)
—> La méthylation de C est un mécanisme répandu de l’inhibition transcriptionnelle chez les vertébrés
—> Altération la plus fréquente chez l’humain. Vitesse de déamination de la cytosine = indicateur de la vitesse de la perte d’information génétique
Vrai ou faux : Les altérations chimiques ne peuvent pas être provoquées par des facteurs environnementaux.
Faux : Les altérations chimiques peuvent également être provoquées par les facteurs environnementaux.
Quels sont les facteurs environnementaux qui peuvent provoquer des altérations chimiques (2)?
o les substances mutagènes (agents chimiques qui augmentent le taux de mutations)
o les radiations.
Quels sont les différents mécanismes de mutagènes (4)?
o Alkylation : ajout de gr.chimiques sur les bases Résultat: mésappariement/pas d’appariement.
Ex: G + CH3= incapacité à faire des liens H
o Oxydation : ajout d’un “O” ou perte d’un “H”.
Résultat: un mésappariement.
Ex: Oxo-G fait un lien avec A.
—> Une des mutations les plus communes dans le cancer humain.
o Analogue de base : une autre molécule remplace une base et l’appariement se fait selon la molécule ajoutée.
o Agent intercalant : une molécule s’insère entre les bases (intervient dans réplication/transcription).
Quelles sont les altérations chimiques provoquées par les radiations (2)?
o Les rayons UV : la lumière proche de 260nm (ondes) est fortement absorbée par les bases. Cela cause la fusion photochimique de deux pyrimidines adjacentes sur le même brin (formation d’anneau cyclobutane entre T et T).
—> Ces dimères sont impossibles à apparier et provoquent l’arrêt de la polymérase.
o Les radiations ionisantes (rayons γ et X)
—> directement, en s’attaquant au sucre (désoxyribose) : cassure double brin de l’ADN (DSB),
—> Indirectement en favorisant l’apparition des radicaux libres (agents oxydants: O2-, H2O2, OH•).
