réplication ADN Flashcards
définition réplication
duplication fidèle de l’information génétique de l’ADN
rarement chez les virus
duplication ARN
Combien d’ADN et caractéristique
2ADN double brin identique entre elles et à la molécules d’origine ( préparant la division cellulaire: mitose et cytokinèse
définition réplicon
l’unité de réplication de l’ADN bicaténaire, se répliquant à partir d’une seule origine
définition réplisome
complexe multiprotéique répliquant l’ADN pendant la phase d’élongation de la réplication, au niveau d’une fourche de réplication
deux modèles d’organismes
eucaryotes : complexe et procaryotes: simple
ADNb chez eucaryotes et procaryotes
eucaryotes: linéaire et procaryotes: circulaire
Taille du génome chez eucaryotes et procaryotes
eucaryotes: 3X10^9 pb et procaryotes: 1,5X10^6pb
nb d’origines de réplication chez eucaryotes et procaryotes
eucaryotes: plusieurs et procaryotes: 1
Vitesse de réplication chez eucaryotes et procaryotes
eucaryotes: lente 50 nt/s et procaryotes: rapide 500 nt/s
chromatine chez eucaryotes et procaryotes
eucaryotes: oui ( complexe ADN+ protéine) et procaryotes: non
Régulation et initiation chez eucaryotes et procaryotes
eucaryotes: complexe et procaryotes: simple
ADN polymérase chez eucaryotes et procaryotes
eucaryotes: 16 et procaryotes: 5
épigénome chez eucaryotes et procaryotes
eucaryotes: complexe et procaryotes: simple
Acteurs principaux à la réplication
dNTP, ADN, enzyme de réplication
nucléotide
base azotée + sucre + phosphate
2 grandes familles des bases azotées
purine et pyrimidine
purine
A et G
pyrimidine
C et T
ADN
double hélice formée de 2 brins monocaténaires antiparallèle ( parallèle mais dans le sens inverse, 5’ phosphate 3’ OH, pour l’un et 3’5’ pour l’autre) enroulés l’un autour de l’autre
qu’est ce qui donne l’orientation des brins d’ADN
les carbones 3’ et 5’ du ribose
intuition de Watson et Crick
“Il ne nous a pas échappé que l‘appariement spécifique des bases suggère
un possible mécanisme de copie du matériel génétique”
structure double hélice de l’ADN caractéristique
2 monobrins d’ ADN enroulés autour d’un même axe
Squelette sucre phosphate : extérieur de l’hélice
Bases nucléotidiques : intérieur de l’hélice
Appariements spécifiques des bases A=T et G≡C(contrainte des liaisons hydrogènes)
que permet la stricte complémentarité des bases
réplication fidèle de l’ADN
liaisons d’hydrogènes
liaisons de faible énergie entre 2 atomes attirés l’un vers l’autre pour des raisons électrostatiques, chacun
possédant une charge partielle (d
+ ou d -) : l’un étant riche en électrons donc nucléophile (O et N : doublets
électroniques libres) et l’autre par le proton de son noyau est électrophile (H : son unique e- étant dans l’orbitale
qui l’unit au reste de la molécule).
combien de liaison hydrogènes entre la thymine et l’adénine
2
Combien de liaisons hydrogènes entre la cytosine et la guanine
3, liens plus solide
L’appariement d’une molécule à 1 cycle avec une mol. à 2 cycles
impose quoi
structure régulière avec un diamètre constant
quelles bases azotées comportent 1 cycle azoté et l’autre 2
1: pyrimidine
2: purine composé de pyrimidine et immidazole
en quoi c’est nécessaire que les bases soient correctement appariées
nécessaires pour l’addition de nucléotides catalysée par une ADN-polymérase.
caractéristique de la synthèse de l’ADN
Polarisée
Semi-conservative
Bidirectionnelle
Asymétrique
liaison phosphodiester
Pour l’ADN lien entre 2 nt. par leurs carbones 3’ et 5’ du désoxyribose et un gpt PO4-
polarisée
Synthèse de l’ADN obligatoirement dans le sens 5’ → 3’ du brin néosynthétisé (propriété des ADN polymérases)
• Allongement chaine nucléotidique néo-S par son extrémité 3’OH: jonction amorce
• Ajout successif de dNTP entrant, par leur partie 5’-phosphate, à l’extrémité 3’-OH de l’amorce par
formation de liaisons phosphodiesters
jonction amorce =
matrice
Pourquoi réplication uniquement dans le sens 5’ → 3’ ?
Car l’ajout d’un nouveau nt. après correction d’un mésappariement serait impossible dans l’autre sens (3’-> 5’),
Si S hypothétique en 3’→ 5’, et incorporation erronée d’un mauvais nt. : incapacité de reprendre la S après expulsion du
mauvais nt. en l’absence du triphosphate de la chaine en élongation (activateur de la liaison covalente).
SEMI-CONSERVATIVE
Chaque brin d’ADN parent sert de matrice et reste associé au brin qu’il a synthétisé
Quand a eu lieu Expérience de Matthew Meselson et Franklin Stah
1958
BIDIRECTIONNELLE
Formation de bulles de réplication à partir d’origines de réplication (ORI)
• Réplication des 2 cotés du développement de la bulle (2 fourches)
• 2 monobrins d’ADN matrices prêts pour la S d’ADN à partir des origines
expérience réplication ADN uni- ou bidirectionnelles de J. Cairns date?
1963
Bulle et fourches de réplication
Fourches images en miroir et inversées (haut/bas)
Sur un même brin matrice, réplication unidirectionnelle 5’→3’
Asymétrie pour brins néo-synthétisés niveau fourche, par le
- Sens : identique ou inverse au sens de l’ouverture de la fourche
b - Continuité ou non de la synthèse d’ADN : continue ou discontinue (réplication semi-discontinue)
Réplication, Brins Continue
précoce
Réplication, Brins Discontinue
retardé, tardif
brin précoce
S continue, sens
ouverture fourche
Brins tardifs
fragments d’Okazaki S discontinue, sens inverse ouverture fourche formation de courts segments d’ADN synthétisé (~200 pb pour les eucaryotes)
Pourquoi asymétrie de réplication ?
ADN double brin parental antiparallèle
• Réplication uniquement dans le sens 5’ → 3’
• Fourche d’ouverture progressive
expérience pour prouver le sens bidirectionnelle
expérience pulse-chase
conclusion expérience pulse-chase
la réplication débute à un point fixe, elle est bidirectionnelle et durant la réplication, l’ADN maintient sa forme circulaire, pour ADN bactérien
Concernant la bulle de réplication, qu’observe-t-on sur un même brin matrice
sur un même brin matrice, des synthèses continue et discontinue
quel est l’acteur principal de l’initiation
Hélicase réplicative
quel est le rôle de l’hélicase
séparation physique des 2 brins complémentaires de l’ADNdb ( rupture des liaisons hydrogènes reliant les paires de bases
quelle est l’hélicase réplicative chez les eucaryotes
MCM2-7, mini chromosome de maintenance
structure MCM2-7
hétéro-héxamère formant un anneau dynamique ouvert ou fermé , entre sous-unités 2 et 5, pour entourer alternativement 2 brins appariés puis 1 seul après son activation
Quels sont les 3 complexes
complexe de pré- réplication
complexe de pré-initiation
réplisome
Complexe pré-réplication
1 cplx de reconnaissance des origines: ORC1-6 et rôle dans le chargement des hélicases réplicatives
protéines accessoires de chargement d’hélicases cdc6 et CDT1
double hélicase réplicative inactive MCM2-7
enzymes activatrices d’hélicases
2 kinases CDK-S et DDK
Cplx de pré initiation
2 protéine accessoires CDC45 et GINS
Hélicase réplicative active X2: cplx CMG ( CDC45-MCM2-7-GINS)
réplisome
ADN-polymérase, anneau coulissant
hélicases activées (CMG)
Pourquoi 2 phases
assurer réplication unique de chaque fragment d’ADN ( évite sous ou sur réplication=> instabilité du génome=> cancer
pour les 2 phases, moyen:
stricte séparation temporelle entre la mise en place des hélicases =>compétence, et l’activation des hélicases, séparation des 2 brins d’ADN
Que provoque l’inhibition et la dégradation du CDT1 en début de phase S
empêche le chargement de nouvelles hélicases après la phase d’activation
origine de réplication pour les bactéries
1 seule origine => réplicon unique
la séquence d’ADN détermine l’origine
Séquence reconnue par protéine DnaA
Initiateurs, DnaAn débutent séparation des 2 brins d’ADN puis action des hélicases réplicatives DnaB
origine de réplications pour les eucaryotes supérieurs
pas de séquences spécifiques : choix non lié directement à la séquence d’ADN
Critères de reconnaissances des origines pour les eucaryotes supérieurs
structure de la chromatine: ouverte, accessible
absence de nucléosomes
relative correspondance avec des sites régulateurs de la transcription
ADN: structure primaire ( riche en G ), secondaire ( quadruplex G)
les initiateurs sont les complexes de reconnaissance de quoi?
des origines ORC
comment sont reconnues les origines
par les hétéro hexamères ORC1-6
ORC1-6 a également un rôle dans quoi?
dans la mise en place d’hélicases ORC1-6
Comment est la structure de l’hexamère en anneau?
elle est fermé avec protéine accessoire CDC6
Principe d’activation
début phase S
phosphorylation MCM2-7 ( MCM4) par DDK
phosphorylation de la Tresline = protéine chargeuse des protéine activatrices de l’hélicase (CDC45 et GINS), par CDK-S (CDK2)
Changements conformationnels, ouverture MCM2-7
- Séparation des 2 brins d’ADN
- MCM2-7 entoure 1 seul brin d’ADN (brin à S continue, eucaryote)
- Séparation des 2 hélicases
- Hélicase active : cplx. CMG (CDC45-MCM2-7-GINS)
≈ cplx. de pré-initiation (+ polymérase e, MCM10…)
pourquoi il y’a de multiples sites d’initiation
grande taille du génome: 3,2 Gb à répliquer
réplication lente 5à nucléotides par secondes
s’il y avait que 1 seule origine de réplication => 20 jours pour répliquer génome humain
combien de sites de réplications
300 à 500000
Combien d ‘origines sont activées
10%, 20 à 50000
Pourquoi il y a des origines dormantes?
système des sauvetage en cas d’échec, d’initiation, de blocage des fourches de réplications
flexibilité d’origine
comment sont groupées les origines de réplication
fonctionnellement en cluster d’activation
y’a-t-il une différence de déclenchement de réplication d’un cluster à l’autre
oui: précoce, intermédiaire, tardif
Le déclenchement est-il synchrone au sein d’un même cluster
oui
réplisome
complexe multiprotéique répliquant l’ADN pendant la phase d’élongation,
au niveau d’une fourche de réplication
Cplx. GCM + polymérase e, MCM10…
- Mise en place des ADN-polymérases, facteurs protecteurs d’ADNsb : RPA
- Mise en place d’un cplxe protecteur de la fourche (TIM, TIPIN, MRC1 et AND1
