Réplication Flashcards
Qu’est-ce que la réplication de l’ADN ?
La réplication de l’ADN est le processus de doublement du contenu en ADN d’une cellule mère en mitose afin de transmettre l’ensemble de son potentiel génétique aux deux cellules-filles
La réplication de l’ADN est ____________________ de la division cellulaire
le préalable obligé de la division cellulaire
–> pas de division cellulaire sans mitose
Durant quelle phase de la mitose à lieu la réplication ?
phase S de la mitose
Qu’est-ce que le modèle semi-conservatif ? (PP)
chaque brin de la molécule sert de matrice à la réplication d’un brin complémentaire pour obtenir deux molécules d’ADN identiques. Chaque nouvelle molécule “fille” ne conserve donc que la moitié de la molécule mère.
Les autres brins sont néoformés
Le mécanisme de réplication est ___________
UNIVERSEL
- chez les procaryotes
- chez les eucaryotes
- chez les archéobactéries
MAIS les enzymes de réplications impliquées sont différentes
vitesse de réplication de l’ADN chromosomique chez E.coli (procaryote) et temps de replication total
vs chez les eucaryotes
- Vitesse de réplication de l’ADN chromosomique chez E.coli (procaryote) = 1000 pb/sec
- Temps de réplication total de l’ADN = 20-30 min
- Temps de réplication total du génome des eucaryote = 1 heure (multiples origine)
pourquoi l’ADN des eucaryotes est plus long a répliquer ?
Temps de réplication total du génome des eucaryote = 1 heure (multiples origine) :
- Problèmes supplémentaires: ADN eucaryote linéaire, beaucoup plus grand et plus empaqueté
Comment fait-on pour contrer le problème que les ADN eucaryotes sont linaires, beaucoup plus grand et plus empaqueté ?
Stock d’ADN polymérases nettement plus important et plusieurs origines de réplication.
Étapes additionnelles à cause des modifications de structure de la chromatine. Par exemple, la synthèse de nouvelles molécules
d’histones apparait simultanément au processus de réplication. Les histones restent fixées à l’ADN pendant la réplication.
Qu’est-ce que sont les ADN polymérases ?
- Les ADN polymérase sont des enzymes qui assure la synthèse d’un nouveau brin d’ADN à partir d’un brin matrice. - Elles catalysent la formation de liaison phosphodiester entre l’extrémité 5’P du nucléotide incorporé et l’extrémité 3’OH de la chaîne en croissance.
- L’ADN polymérase a donc besoin d’une amorce pour fonctionner.
Qu’est-ce qu’une amorce/primer ?
amorce et primer désignent la même chose : un court segment d’ARN utilisé pour initier la réplication de l’ADN.
Nomme les deux éléments essentiels que toutes les ADN polymérase ont besoin pour commencer la synthèse :
Les ADN polymérase ont besoin essentiellement de :
- une amorce (primer) pré-existant
- d’une matrice
Quelles types d’amorce sont utilisées pour : la recombinaison, la réparation et la recombinaison ?
réplication : ARN
réparation : ADN
recombinaison : ADN
Comment est appelée une activité 3’ vers 5’?
activité endonucléase
qu’est-ce que permet l’activité endonucléase (3’ vers 5’)?
permet de contrôler la fidélité de la réplication en éliminant les nucléotides incorporée par erreur.
endonucléase vs exonucléase
Endonucléase : coupe à l’intérieur de la chaîne (au milieu de la molécule).
Exonucléase : coupe aux extrémités de la chaîne, en enlevant des nucléotides un par un.
c’est quoi dNTP
Les dNTP (ou désoxyribonucléotides triphosphates)
3 étapes de l’ADN polymérase
- appariement correct du dNTP
- Formation du lien phosphodiester (par condensation)
- Polymérase saute au nucléotide suivant
Comment se fait la rect de condensation ?
- Attaque nucléophile du phosphore alpha du dNTP par l’hydroxyle 3’ libre
- La rupture du lien (phosphate) riche en énergie fournit l’énergie à la condensation
- Élimination du du groupe phosphate
quiz polymérase procaryote :
quelles ADN polymérases font une activité polymérase 5’ vers 3’ ?
TOUTES
quiz polymérase procaryote :
quelles ADN polymérases font une activité exonucléase 5’ vers 3’ ?
Pol I
quiz polymérase procaryote :
quelles ADN polymérases font une activité exonucléase 3’ vers 5’ ?
Pol I, Pol II, Pol lll
combien d’ADN polymérase pour les procaryotes ?
5
- Polymérase I
- Polymérase II
- Polymérase III
- Polymérase IV
- Polymérase V
qui suis-je ?
1. Activité polymérase 5’–> 3’
2. Activité exonucléase 3’–>5’ , pour la relecture
3. Activité exonuclase 5’ –> 3’ , permet d’éliminer les amorces d’ARN des fragments d’Okazaki pendant la réplication
4. Son activité polymérase permet la synthèse d’ADN destiné à être immédiatement suturé par une ADN ligase. Enzyme
peu processive, elle se dissocie de la matrice après l’ajout d’une vingtaine de nucléotides.
Polymérase I (procaryote)
qui suis-je ?
- Principale polymérase intervenant dans l’élongation du brin avancé et de la synthèse des fragments d’Okazaki
- Très processive
Polymérase III
qui-suis-je ?
- Polymérases de la famille Y, caractérisées par leur capacité à tolérer des lésions de l’ADN lors de la réplication
(polymérase de translésion). Elles ne possèdent pas de fonction exonucléase 3’-5’. Leur fidélité lors de la synthèse de
l’ADN est faible, même en absence d’ADN endommagé.
Polymérase IV et V
qui suis-je ?
- Activité polymérase 5’–> 3’
- Activité exonucléase 3’–> 5’
- Impliquée dans la réparation de l’ADN endommagé
- Peu processive
Polymérase II
Décrit en 4 points polymérase I (procaryote) :
- Activité polymérase 5’–> 3’
- Activité exonucléase 3’–>5’ , pour la relecture
- Activité exonuclase 5’ –> 3’ , permet d’éliminer les amorces d’ARN des fragments d’Okazaki pendant la réplication
- Son activité polymérase permet la synthèse d’ADN destiné à être immédiatement suturé par une ADN ligase. Enzyme
peu processive, elle se dissocie de la matrice après l’ajout d’une vingtaine de nucléotides.
Décrit en 4 points polymérase II (procaryote)
- Activité polymérase 5’–> 3’
- Activité exonucléase 3’–> 5’
- Impliquée dans la réparation de l’ADN endommagé
- Peu processive
Décrit en 2 points polymérase III (procaryote)
- Principale polymérase intervenant dans l’élongation du brin avancé et de la synthèse des fragments d’Okazaki
- Très processive
Décrit en 1 point détaillé polymérase IV et V
- Polymérases de la famille Y, caractérisées par leur capacité à tolérer des lésions de l’ADN lors de la réplication
(polymérase de translésion). Elles ne possèdent pas de fonction exonucléase 3’-5’. Leur fidélité lors de la synthèse de
l’ADN est faible, même en absence d’ADN endommagé.
Quelle est la principale enzyme impliquée dans la réplication du chromosome bactérien?
ADN polymérase III
Vrai ou faux ?
L’ADN polymérase III est un complexe dimérique asymétrique comprenant 17 sous-unités (avec 10 sous-unités différentes)
VRAI
Quel polypeptide de l’ADN pol III est responsable de l’activité de polymérisation ?
polypeptide alpha
Quelle sous-unité de l’ADN pol III contient l’activité exonucléase 3’
5’?
c’est epsilon
Quelle structure permet de maintenir le noyau près de l’ADN et empêche la polymérase de se détacher trop facilement ?
Les sous-unités B forme un anneau coulissant qui entoure la double hélice d’ADN et coulisse le long de la molécule.
Qu’est-ce que permet les sous-unités beta ? (l’anneau coulissant) - quoi l’AVANTAGE
permet une forte processivité (plus de 50 000 pb)
Avantage : il suffit d’un petit nombre d’enzymes processives pour copies l’entièreté du génome
quelle activité de l’ADN polymérase III permet de corriger les erreurs ?
son activité 3’–>5’
exonucléase (par les epsilon)
Lors de l’introduction d’un nucléotide désapparié dans le domaine de polymérisation, (1)_________________________ (cinétique d’appariement de base (2)________)
- la synthèse d’ADN arrête
- non-favorable
quand la synthèse d’ADN arrête (reconnaissance d’une erreur), la pause permet quoi ?
La pause permet l’excision du mauvais
nucléotide (activité exonucléase) et son
remplacement par le bon nucléotide par
l’enzyme (activité polymérase).
Nomme une technique qui a révolutionnée la biologie moléculaire
Polymerase chain reaction (PCR)
C’est quoi la PCR ?
- Utilise une polymérase résistante à la
température (jusqu’à 100C) isolée de la bactérie
Thermophilus aquaticus Taq pol
vrai ou faux, la Taq pol a une activité polymérase, mais pas d’activité exonucléase 3’ –> 5’
VRAI
explique la PCR
C’est une amplification exponentielle d’un fragment d’ADN (la quantité d’ADN double à chaque cycle)
- pour se faire, il faut utiliser une ADN polymérase très résistante à la chaleur (comme la Taq Pol)
Un cycle prend 3 étapes et il faut faire le cycle environ 30 fois pour avoir suffisamment d’ADN amplifié
Les 3 étapes de la PCR
- Dénaturation (très haute chaleur) –> sépare les 2 brins
- Hybridation des amorces : on baisse la température pour que les 2 amorces s’attachent à leur séquences complémentaires
- Élongation (extension) : 70 degré = parfait
PCR classique vs RT-PCR : explique
il faut une étape supplémentaire quand c’est de l’ARN messager (il faut faire de l’ADN pour qu’il puisse être amplifier)
ça sert à quoi la PCR
- Recherche d’anomalie génétique
- Empreinte génétique
- Clonage
- Génotypage
- mesurer l’expression d’un gène d’intérêt …
Réplication de l’ADN : résume ce que c’est.
La réplication de l’ADN débute à partir de l’origine de réplication et progresse dans les deux sens à partir de ce point créant 2 fourches de réplication. La réplication de l’ADN est bidirectionnelle.
Quelles protéines reconnaissent les origine de réplication ?
Facteurs d’initiation de la réplication.
Quel est le rôle des facteurs d’initiation ?
faciliter la fixation d’autres protéines qui vont elles aussi se fixer à ces origines de réplication. Ces protéines permettent l’ouverture des deux brins de l’ADN et ainsi “faire apparaître” des fourches de réplication.
Nomme les 3 étapes de la réplication
- Initiation
- Élongation
- Terminaison
Concernant l’initiation …
Qu’est-ce qui résume le mieux cette phase ?
La réplication de l’ADN nécessite l’ouverture de la double hélice d’ADN.
quelles est la différence entre les procaryotes et les eucaryotes concernant l’origine de réplication (phase d’initiation)
L’ADN des bactéries ne possède qu’une seule origine de réplication, contrairement à celui des eucaryotes
qui en possède plusieurs (environ 20 000). Ces origines de réplication définissent des unités de réplication
d’environ 100 à 200kpb (réplicon).
Quelle protéine permet, dans la région d’origine de réplication, de rompre les liaisons hydrogène pour former la fourche de réplication ?
La protéine DnaA
Qu’est-ce que nécessite la rupture des liens hydrogène ? (fait par la DnaA, fourche de réplication)
Étape demandant de l’ATP
À partir de l’origine de réplication, il y a (1)__________, cela signifie que la réplication est (2)___________
- 2 fourches de réplication
- Bidirectionnelle
Quelle protéine poursuit l’action de DnaA ?
L’hélicase! (permet de séparer les brins dans les 2 sens en rompant les liaisons hydrogène entre les 2 brins de la double hélice d’ADN.
quoi la différence entre DnaA et hélicase
DnaA commence la fource de réplication, l’hélicase fait le gros du travail.
de part et d’autres des fourches de réplications, des (1)______________ enlèvent les (2)_____________ engendrés par la formation de l’oeil de réplication
- topoisomérases
- supertours positifs
quelles protéines (nomme celles des procaryotes et celles des eucaryotes) qui sont se fixe pour stabiliser les simples brins d’ADN et empêchent la reformation du double brin
procaryotes : SSB
Eucaryotes : RPA
Chez le procaryotes, le complexe multienzymatique composée de _________ et de la _________ est nommée le primosome
Hélicase et primase
Donc primase + hélicase = ?
primosome
Résume la phase d’initiation (5)
1- Une origine de réplication indique le point de départ pour la réplication et des facteurs d’initiation vont reconnaître cette origine. Les facteurs faciliteront la fixation des autres protéines indispensables aux étapes subséquentes. (une origine chez les bactéries et beaucoup plus chez les procaryotes)
- protéine DnaA interagit avec la région pour rompre les liaisons hydrogène entre les 2 brins de la double hélice d’ADN (réplication bidirectionnelle)
- Hélicase se hisse dans la fourche de réplication et sépare les brins dans les 2 sens (forme la fourche à proprement dit)
- Les topoisomérases enlèvent les supertours positifs engendrés par la formation de l’oeil de réplication.
- Les protéines SSB ou RPA stabilisent les simples brins d’ADN et empêche la reformation du double brin.
Qu’est-ce qui se passe dans la phase de l’élongation ?
- Formation du réplisome
- Synthèse de l’ADN
L’élongation de l’ADN par la polymérase se fait toujours dans le sens 5’ vers 3’ pour le brin en création. Cependant, les deux brins de la double hélice d’ADN sont enroulés dans des sens (1)____________ : ils sont dit (2) _______________. Il existe de ce fait, des mécanismes différents selon le brin d’ADN répliqué.
- Sens opposé
- antiparallèle
Dans la réplication de l’ADN il y a un brin
(1)____________(_______)
(2)____________(_______)
- direct (précoce)
- Indirect(retardé)
le brin __________ est créé de façon discontinue, sous forme de fragments d’Okazaki dans le sens 3’ vers 5’
indirect
pourquoi il faut des fragments d’okazaki ?
parce que l’ADN polymérase progresse toujours dans le sens 5’ vers 3’, ainsi, d’un côté, il faudra faire plein de petits fragments pour que ce soit possible.
Le processus de réplication sur les deux brins de l’ADN se déroule comme suit :
Brin principal : Sur ce brin, la réplication se fait de manière continue, car la synthèse peut avancer dans le même sens que l’ouverture de la double hélice.
Brin retardé : Sur ce brin, la réplication est discontinue. En effet, la réplication doit se faire dans le sens opposé à l’ouverture de la double hélice. Cela nécessite la formation de petits fragments, appelés fragments d’Okazaki, qui sont synthétisés dans le sens 5’ vers 3’ de manière fragmentée.
→Chez le ___________, les fragments d’Okazaki
mesurent de 1000 à 2000 bases,
et chez l’_________ ils sont d’environ100-200 bases.
- procaryote
- eucaryote
L’ADN polymérase a besoin d’une amorce puisqu’elle ajoute des nucléotides à l’extrémité 3’ OH d’une chaîne. Cette amorce sera composée par des _______(3-60 ribonucléotides)
ARN. Il faut que l’amorce soit de l’ARN, car on a pas encore fait d’ADN. (on peut pas faire amorce ADN sans ADN)
Seules les enzymes ADN polymérase et ARN polymérase synthétisent des chaines
nucléotidiques…et l’_________ a besoin d’une ________!
et l’ADN polymérase a besoin d’une amorce
Rôle de la primase ?
synthétise les amorces d’ARN. Elle fait partie du complexe du primosome
(avec l’hélicase)
Comment fonctionne la primase ?
Assure son propre mouvement le long de la chaîne d’ADN
Déplace les SSB (pour être capable de lire ce qu’il y a en dessous)
Effectue la polymérisation des amorces d’ARN
Les jonctions ARN-ADN (qui ont été créé par les amorces d’ARN) doivent être éliminées, par quoi ?
Rnase H
Qu’est qui rempli les trous laissés par les amorces disparues ?
ADN polymérase
Qu’est-ce qui élimine les coupure et qui assure un brins bien lisse ?
ADN ligase
Résume l’élongation (6) ?
- Réplication des deux brins de l’ADN dans le sens 5’ vers 3’, donc un brins (le brin retardé) aura des fragments d’okazaki.
- Il faut une amorce d’ARN pour que l’ADN polymérase puisse fonctionner. (pour qu’elle puisse ajouter des nucléotides à l’extrémité 3’)
- La primase s’occupe de synthétiser les amorces d’ARN
- la Rnase H élimines les jonctioons ARN-ADN
- Les ADN polymérase remplissent les trous laissés par les amorces disparues
- L’ADN ligase élimine les coupures
qui suis-je ?
- Synthétise de courtes séquences d’ADN (20 nucléotides) à la suite des amorces synthétisées par la primase
(les deux enzymes font partie d’un même complexe) - Ne possède pas l’activité exonucléase 3’ → 5’
polymérase alpha (eucaryote)
qui suis-je ?
- impliquée dans des processus de réparation de l’ADN.
- Correspond à la polymérase II des procaryotes.
pol beta (eucaryote)
qui suis-je ?
- Polymérase principale dans la réplication de l’ADN chez les eucaryotes avec Pol ε (synthèse du brin avancé et du brin retardé).
– Activité exonucléase 3’ vers 5’ (correction des erreurs et réparation).
– Très processive lorsqu’elle est associée au PCNA (‘DNA clamp’).
– Correspond à la polymérase III des procaryotes.
Pol δ (eucaryotes)
Qui suis-je ?
- Activité polymérase 5’ → 3’ et une activité exonucléase 3’ → 5’–
- Impliquée dans la réplication et la réparation de l’ADN (synthèse du brin avancé).
– Très processive même sans association avec PCNA
Pol ε (eucaryotes)
polymérase alpha (eucaryote)
- Synthétise de courtes séquences d’ADN (20 nucléotides) à la suite des amorces synthétisées par la primase
(les deux enzymes font partie d’un même complexe) - Ne possède pas l’activité exonucléase 3’ → 5’
pol beta (eucaryote)
- impliquée dans des processus de réparation de l’ADN.
- Correspond à la polymérase II des procaryotes.
Pol δ
- Polymérase principale dans la réplication de l’ADN chez les eucaryotes avec Pol ε (synthèse du brin avancé et du brin retardé).
– Activité exonucléase 3’ vers 5’ (correction des erreurs et réparation).
– Très processive lorsqu’elle est associée au PCNA (‘DNA clamp’).
– Correspond à la polymérase III des procaryotes.
Pol ε
- Activité polymérase 5’ → 3’ et une activité exonucléase 3’ → 5’–
- Impliquée dans la réplication et la réparation de l’ADN (synthèse du brin avancé).
– Très processive même sans association avec PCNA
Quelle est la polymérase principale chez les eucaryotes ?
Pol δ
Phase de terminaison : cette phase correspond à (1)_____________ lorsque les (2)___________ rencontre un signal de terminaison de la réplication. La protéine (3)_____ reconnaît les (4)__________ et bloque (5)____________. La séparation des deux (6)_________________ est effectuée par une (6) _____________
- l’arrête de la réplication
- fourches de réplication
- Tus
- les séquences d’arrêt
- L’hélicase
- Topoisomérase
Quelle est la seule macromolécule de l’ADN peut séparer ?
l’ADN
Quels sont les conséquences d’une mutation chez un organisme unicellulaire ?
- peut entrainer la mort de l’organisme
- une mutation va être transmise à la descendance (à coup sur)
Conséquences d’une mutation chez un organisme pluricellulaire ?
- La modification d’un gène peut entraîner une croissance anarchique d’une cellule (tumeur) ou une perte de
fonction avec mort cellulaire (tumeur vs métatstase –> tumeur reste statique, pas nécessairement un cancer) - La mutation d’un gène n’est pas transmise à la descendance sauf si elle touche le génome d’une cellule
germinale.
Énumère les 4 types de dommages à l’ADN
- base de nucléotides modifiés
- dimère de pyrimidine
- mésappariement de base
- Cassure double brin
Par quoi sont causés les dommages à l’ADN ?
- Dommages causés par des radiations ionisantes (radioactivité, rayons gamma , X) ou des
substances chimiques
Réparation par excision de base (BER) –> explique ce que c’est
- Il s’agit d’éliminer une base ayant subi une modification
(désamination de cytosines, dépurination). - Une ADN glycosylase reconnait la base modifiée. Elle
coupe la liaison N-glycosidique (site abasique). - Ce site est éliminé par une endonucléase (coupure du
lien phosphodiester côté 5’ du sucre) et par l’activité
phosphodiestérase de l’ADN Pol beta (coupure de l’autre
liaison). - La Pol beta remplace le nucléotide.
- Une ADN ligase referme le brin.
RÉPARATION PAR EXCISION DE NUCLÉOTIDES (NER)
- Permet la réparation de dimères de thymines induits
par les rayonnements UV. - La lésion est reconnue par des protéines XP
- Ces protéines clivent le brin endommagé à quelques
dizaines de nucléotides de la lésion grâce à leur
activité endonucléase.
– Libération d’un brin d’environ 30 nucléotides - La brèche est comblée par les ADN Pol delta et epsilon et la
ligase assure la ligation du brin.
XÉRODERMA
PIGMENTOSUM, quel est le synonyme ?
Xéroderma pigmentosum = maladie des enfants de la Lune
Explique ce qu’est la maladie des enfants de la lune
- maladie héréditaire rare
- caractérisé par une hypersentibilité de la peau au rayons UV, des troubles occulaires et un risque accru de développer un cancer de la peau ou des yeux
Qu’est-ce qui cause la maladie des enfants de la lune ?
Maladie causée par une déficience en protéines XP. Les
mécanismes de réparation de l’ADN sont inopérants et
les mutations causées par l’environnement s’accumulent
au cours des mitoses successives, diminuant
significativement l’espérance de vie du malade.
Réparation des mésappariements (MMR), explique
- Les ADN Pol delta et epsilon possèdent une activité de relecture 3’-5’ permettant d’éliminer un nucléotide mal apparié et de le remplacer par le complémentaire.
- Si l’erreur n’est pas détectée lors de la synthèse, la réparation s’effectue alors que la réplication se poursuit.
Un complexe MutSalpha (mésappariement d’une base) ou MutSbeta (mésappariement de 2-14 bases) se fixe sur le
site lésé.
* Un 2e complexe, MutLalpha est recruté et active MutS lui
permettant de se déplacer dans les 2 sens à la recherche d’une brèche sur un brin d’ADN. Cette
brèche peut être l’extrémité 3’-OH libre du brin direct ou une brèche entre les fragments d’Okazaki
sur le brin retardé. Dans les 2 cas, cette brèche
spécifie le brin néosynthétisé qui sera dégradé par une
exonucléase. Le brin matrice est protégé par RP-A et le brin dégradé est resyntétisé par Pol delta et refermé par une ligase.
Par quoi peuvent être causés les cassures double brin ?
Dommages causés par
- des agressions physiques (irradiations)
- des processus physiologiques
(radicaux libres).
Réparation des cassures double brin, nomme les 2 façons et lequel est le meilleur
Recombinaison homologue (HR)
Ligation des extrémités (NHEJ repair)
Le meilleur = recombinaison homologues
Explique la recombinaison homologue (pour la réparation d’une cassure double brin)
Mécanisme lent qui utilise le chromosome
homologue non endommagé pour assurer une
réparation fidèle.
Explique la ligation des extrémités (NHEJ repair) (pour la réparation d’une cassure double brin)
- Mécanisme plus simple, majoritaire chez les mammifères.
- Consiste à relier les extrémités double brin.
- Ce mécanisme peut cependant conduire à l’insertion ou à la délétion de qqes nucléotides au moment de la ligation
Explique le rôle de l’ADN polymérase de translésion
- si des erreurs échappent à la réparation par les polymérases traditionnelles et constituent un blocage à la réplication, la cellule recrute la polymérase de translésion.
- Ce sont des polymérase qui répliquent la zone lésée avant que la polymérase traditionnelle ne reprenne sont travail.
- ces polymérase ne possèdent pas d’activité de relecture er peuvent induire des mutations au niveau de peuvent induire des mutations au niveau de la zone lésée lors de la réplication.
DONC –> c,est moins fiable, c’est comme une réparation de dernier recourt.
