Réparation de l'ADN Flashcards
Le maintien de l’intégrité du génome est important, pourquoi ?
Division cellulaire et la préservation du génome de génération en génération.
Un haut taux de mutations dans une cellule somatique mène à ?
Destruction d’un individu.
Un haut taux de mutations dans une cellule germinale mène à ?
Destruction de la lignée d’une espèce.
La probabilité d’apparition d’une mutation dépend de 3 choses, lesquels ?
1 . La fréquence des dommages
2 . La vitesse de réparation
3 . Le potentiel mutagène des dommages
Causes principales de mutations ?
1 . Les erreurs de réplication
2 . Les lésions chimiques ou physiques (l’ADN subit des agressions constantes par des agents chimiques, naturels ou artificiels et des radiations qui cassent l’ADN ou modifient les bases).
Qu’est-ce qu’un mutation ?
Tout changement de séquence de l’ADN.
Qu’est-ce qu’un substitution ?
Changement d’une base par une autre.
Quelles sont les 2 types de substitutions ?
Transition : même classe de bases
Transversion : différentes classe de bases
Quelles sont les purines ?
Bases bicycliques : A et G
Quelles sont les pyrimidines ?
Bases monocycliques : T et C
Qu’est-ce qu’un insertion ?
Ajout d’une base.
Surtout dans régions de répétions courtes en tandem.
Qu’est-ce qu’un délétion ?
Perte d’une base.
Quand le brin matrice fait une boucle.
Mésappariement vs mutation ?
Le mésappariement est une erreur dans l’appariement des bases, un phénomène qui peut se produire au cours de la réplication ou de la transcription.
Une mutation est une modification permanente de la séquence d’ADN, qui peut résulter d’un mésappariement non corrigé.
Lors de la réplication qu’est ce qui corrige les erreurs ?
Exonucléases 3’ (100X)
Qu’est-ce qui corrige les méasppariement ?
Système de réparation des mésappariement : répare les erreurs laissées par la réplication. (100 à 1000X)
Quels sont les 2 défis des exonucléases et du système de réparation des mésappariement ?
1 . Inspecter et réparer les mésappariement rapidement avant la fixation de la mutation par la réplication.
2 . Reconnaitre le nucléotide mal apparié et non celui sur l’autre brin.
Comment est reconnu le brin qui contient le nucléotide mal apparié dans E Coli ?
- La méthyltransférase DAM ajout un méthyle sur le A dans la séquence 5’-GATC.
- Lors de la réplication, seul le brin parental est méthylé (hémiméthylation).
- Reste hémiméthylé quelques minutes après la réplication.
- MutH casse l’ADN sur le brin non-méthylé.
Mécanisme du système de réparation des mésappariement ?
1 . Dimère MutS inspecte et reconnait mésappariement, il recrute ensuite MutL (ATPase fait avancer le complexe) et MutH (inactif, endonucléase).
2 . Le complexe se localise sur premier GATC méthylé hémiméthylé et active MutH.
3 . La MutH activé clive en 5’ du GATC et en 3’ du mésappariement.
4 . Une hélicase enlève un bout d’ADN contenant le mésappariement.
5 . L’ADN Pol III et la ligase remplissent la brèche créée.
(Tout de suite après la réplication)
Mécanisme du système de réparation des mésappariement chez les Eucaryotes ?
Analogue de MutS : MSH et MutL : MLH
Pas d’hémiméthylation : avant d’êtres ligaturés, les fragments d’Okazaki ont une cassure qui sert de point de départ pour la réparation. Les MSH agissent avec PCNA (anneau coulissant).
Altérations endogènes de l’ADN :
Une cytosine désaminée donne ?
Uracile.
Base la plus fréquemment désaminée, non-naturelle pour ADN mais naturelle pour ARN. S’apparie préférentiellement à une adénine.
Cela cause une transition.
Altérations endogènes de l’ADN :
Une adénine désaminée donne ?
Hypoxanthine.
S’apparie à la cytosine.
Altérations endogènes de l’ADN :
Une guanine désaminée donne ?
Xanthine.
S’apparie à la cytosine, aucun problème.
Est-ce que la thymine peut subir une désamination ?
Non, elle ne contient pas de groupement amine.
Qu’est-ce que la méthylation des cytosines ?
Pas une altération.
L’ADN des vertébrés contient des 5’méthylcytosines (M sur le C5 de la cytosine sur des sites 5’CG).
Les méthylcytosines sont des points chauds de mutations.
Altérations endogènes de l’ADN :
Une 5’méthylcytosine désaminée donne ?
Thymine.
Base naturelle de l’ADN, non reconnu par les systèmes de réparation de l’ADN.
Transition.
Altérations endogènes de l’ADN :
Dépurination ?
Hydrolyse spontanée de la liaison N-Glycosidique.
Désoxyribose sans purine crée site AP : apurinique.
Sources d’oxydation (espèces réactives de l’oxygène) endogène ?
Chaîne respiratoire
Sources d’oxydation exogène ?
Radiations ionisantes
UV
Agents chimiques générant des radicaux libres
L’oxydation de la guanine donne ?
7,8-dihydro-8-oxoguanine (8-oxoG)
S’apparie à l’adénine
Transversion
G à T est une des mutations les plus fréquentes dans les cancers humains
Altérations exogène de l’ADN :
Alkylation ?
Groupements méthyle ou éthyle sont ajoutés sur les phosphates ou les bases de l’ADN.
Quels sont les agents alkylants ?
Nitrosamines
Site sensible à l’alkylation ?
Cela génère quoi ?
Oxygène du carbone 6 de la guanine.
l’O6-méthylguanine : s’apparie à la thymine, qui cause une distorsion de la double hélice, transition.
Quels sont les UV qui causent des dommages directs (absorbés directement par l’ADN) ?
L’ADN observe les longueurs d’ondes près de 260 nm
UV = 100 à 400 nm
Ce sont les UVC (100 à 280 nm) et UVB (280 à 315 nm)
Quels sont les 2 dommages directes causés par les UVC et UVB ?
Fusion photochimiques entre 2 pyrimidines adjacentes :
1 . Dimères cyclobutaniques de pyrimidines (CPD) : liaison covalente entre les carbones 5 et 6 des 2 pyrimidines = distorsion de 7 à 9 degrés par rapport à la conformation B de l’ADN = bloque la majorité des ADN et ARN polymérases.
2 . Photoproduit pyrimidine (6-4) pyrimidone (6-4PP) :
liaison covalente entre les carbones 6 et 4 des 2 pyrimidines = distorsion de 44 degrés par rapport à la conformation B de l’ADN = bloque tous les ADN et ARN polymérases (pas mutagène puisque la réplication ne se fait pas).
Quels sont les UV qui causent des dommages indirects ?
UV longs : UVA (315 à 400 nm)
Peu ou pas absorbés par l’ADN
Ils excitent d’autres chromophores celullaires (tryptophane, sérotonine, riboflavine) qui génèrent des ROS.
Les radiations ionisantes (rayons y et X) causent quoi ?
Cassures bicaténaires de l’ADN qui sont très difficiles à réparer et attaquent le désoxyribose du squelette de l’ADN.
Altérations exogène de l’ADN :
Analogues de bases ?
Composé qui se substitue aux bases normales
Entre dans la cellule, converti en nucléotides et est incorporé dans l’ADN lors de la réplication.
Analogues de bases : un exemple ?
5-bromo-uracile (5-BrDU) : analogue de la thymine qui s’apparie à la guanine.
Transition
Altérations exogène de l’ADN :
Agents intercalents ?
S’intercalent entre les bases de l’ADN.
Provoquent des additions ou délétions d’une à plusieurs paires de bases.
(Stabilise les hair-pins)
Quelles sont les 2 conséquences des altérations ?
Empêchent la réplication ou la transcription.
Provoquent un changement permanent de l’ADN après réplication.
Quel est la plus commune des réversions directes ?
Photoréactivation
Photoréactivation ?
Présent chez les procaryotes et les eucaryotes inférieurs (pas humains). Organismes qui utilisent l’énergie lumineuse pour synthétiser l’ATP.
La photolyase utilise l’énergie de la lumière pour rompre les liens covalents entre les pyrimidines adjacentes = utilisent la lumière des UVA pour réparer des dommages faites par les UV courts.
- Très efficace
- Liaison se fait sans lumière (étape longue et va rester sur CPD tant qu’il n’y a pas de lumière)
- Lumière catalyse la réaction (la CPD enlevée, l’affinité de la photolyase pour l’ADN devient nulle)
Deuxième type de réversion directe ?
Méthyltransférase : répare les O6-méthylguanine.
Enlève le méthyl de la guanine et la transférase sur ses cystéines.
- Très couteux pour la cellule
- Enzyme suicide : peut seulement être utilisée une fois
Excision des bases (BER) ?
Enzyme spécifique qui va enlever seulement la base endommagée et la remplacer par une base non-endommagée.
- Rapide et efficace
- Enzyme différente pour chaque type de dommage
BER : deux fonctions de l’enzyme ?
1 . Glycosylase : enlève base, génère un site apurinique/apyrimidique
2 . AP endonucléase : enlève le site AP
BER : mécanisme ?
- ADN glycosylase reconnait et enlève la base altérée en hydrolysant le lien glycosidique entre la base et le désoxyribose.
- AP endo et une exo enlève le site AP.
- Une ADN Pol et une ligase remplissent la brèche.
Quelle est la différence entre BER et la réversion directe ?
BER : On remplace le nucléotide endommagé.
Réversion directe : On garde le nucléotide emdommagé, on le répare.
Excision des nucléotides (NER) ?
- Mode de réparation général
- S’occupe des dommages non reconnus par les autres mécanismes de réparation
- Reconnaît une déformation de la double hélice
- Enlève une partie de l’ADN simple brin responsable de la déformation
- Rempli la brèche par une ADN Pol et une ligase
Mécanisme NER chez les procaryotes ?
1 . UvrA et UvrB scrutent l’ADN : UvrA détectent les déformations de l’ADN.
2 . UvrB ouvre la double hélice et recrute UvrC.
3 . UvrC crée 2 incisions : 8 nt de la lésion en 5’ et 4-5 nt de la lésion en 3’.
4 . Hélicase UvrD enlève le fragment de 12-12 nt contenant la lésion.
5 . ADN Pol et ligase remplissent la brèche.
Mécanisme NER chez les eucaryotes ?
Même principe mais + complexe avec 25 protéines.
XPC reconnait lésion
XPA, XPD et RPA stabilisent et ouvre l’hélice
XPF et XPG coupent en 5’ et 3’ (segment de 24 - 32 nt)
ADN Pol et ligase remplissent brèche
Comme NER est général, pourquoi a-t-on besoin de BER ?
Pas tous les dommages causent une distorsion dans la double hélice de l’ADN.
Synthèse translésionnelle ?
- Quand un dommage (CPD ou site apurinique) n’est pas réparé et que l’ADN Pol est bloquée.
- Crée beaucoup d’erreurs et introduisent des mutations.
- Empêchent de faire avorter la réplication d’un chromosome.
- Incorpore un nucléotide non spécifiquement de la séquence.
Translésion chez les mammifères ?
(Ne répare pas ADN, empêche seulement que Pol soit arrête lors de la réplication)
1 . L’anneau coulissant est ubiquitiné à un blocage de l’ADN Pol par un dommage.
2 . PCNA-ubi recrute l’ADN Pol translésionnelle.
La recombinaison permet quoi ?
Des échanges génétiques entre région homologues.
Réparation des cassures bicaténaires.
Les cassures bicaténaires ?
Fréquentes
Conséquences désastreuses pour la cellule
Pas de brin matrice pour modèle
Utilise le chromosome homologue comme modèle
Causes des cassures bicaténaires ?
Radiations ionisantes/agents mutagènes
Causent des cassures directement/en bloquant la fourche de réplication de l’ADN.
Homologue veut dire ?
Identiques ou quasi identiques sur une longueur de 100 pb.
Recombinaison lors de la méiose ?
1 . Deux molécules d’ADN homologues sont alignées.
2 . Introduction des cassures ou coupures dans l’ADN (crée des régions d’ADN simple brin complémentaires).
3 . Invasion des brins (appariement entre la région d’ADNsb d’une molécule parentale avec son brin complémentaire dans l’autre brin).
4 . Jonctions de Holliday (2 molécules sont connectées par croisement des brins d’ADN).
5 . Coupure de la jonction de Holliday (Résolution : coupure des brins d’ADN dans la jontion régénère 2 ADNdb).
ADN hétéroduplexe ?
Lors de l’invasion des brins, quelques paires de bases sont souvent mal appariées.
Migration d’embranchement ?
Jonction de Holliday : la jonction migre pour augmenter la grandeur de la séquences appariée.
Produits croisés vs produits non croisés ?
Croisés : On commence et on finit par des chromosomes différents
Non-croisés : On commence et on finit par le même chromosome.
La voie RecBCD ?
Sert à la réparation des cassures bicaténaires chez E. Coli.
RecBCD rôle ?
Aménage l’ADN au site de cassure.
Rec A rôle ?
Catalyse l’échange des brins en recouvrant les séquences homologues.
RuvA et RuvB rôle ?
Catalysent la migration d’embranchement.
RuvC rôle ?
Permet la résolution de la jonction de Holliday.
Que se passe-t-il lors de l’aménagement des cassures ?
RecBCD : hélicase + nucléase
RecB : Hélicase lente 3’-5’ et nucléase
RecD : Hélicase rapide 5’-3’
RecC : reconnaît le site “chi”
Résultat : Bout d’ADNsb se terminant par un site “chi”.
Le site “chi” ?
Séquence GCTGGTGG
Statistiquement 80 sites/génome, mais réellement il y en a 1009 sites/génome. C’est un mécanisme de protection contre l’ADN d’un organisme infectant
(il en faut plusieurs pour ne pas tout gruger l’ADN en cherchant une cassure).
Invasion des brins par RecA ?
1 . RecA se lit à un bout d’ADNsb (lit en 5’-3’)
2 . Recherche d’homologie : RecA-ADNsb est la frome active (2 sites de liaison d’ADN : 1ère - ADNsb et 2ère - séquence homologue).
3 . Formation d’un complexe stable entre les 2 molécules d’ADN = molécule de jonction, contient des centaines de pb d’ADN hybride.
Migration d’embranchement ?
RuvA lie spécifiquement la jonction de Holliday et recrute RuvB.
RuvB est une ATPase hexamérique : fonction d’hélicase qui fait migrer l’embranchement.
Coupure de la jonction de Holliday ?
RuvC : endonucléase qui se lit via RuvAB.
