Réplication de l'ADN Flashcards
Qu’est-ce que la réplication ?
C’est un mécanisme qui permet de dupliquer (répliquer) : copier à l’identique les molécules d’ADN présentes dans le noyau des cellules eucaryotes avant une division cellulaire
Que représente une chromatide ?
Elle représente une molécule d’ADN
Où et quand se produit la réplication ?
Dans le noyau lors de l’interphase avant la mitose
Quelle est la particularité de la réplication ?
Elle est semi conservative, il n’y a pas de dégradation des brins parentaux
Dans quoi sont impliquées les enzymes et protéines lors de la réplication ?
- déroulement
- dénaturation
- protection
- synthèse
Quels sont les niveaux de structure qu’il faut démêler pour la réplication ?
L’enroulement de l’hélice et le nucléosome
Que permet alors de désenrouler, dissocier (histones) et dénaturer (séparation des brins) ?
Une linéarisation de la molécule d’ADN
Quelles sont les enzymes impliquées dans le déroulement ?
Les topoisomérases : des facteurs de relaxation
Quelles sont les caractéristiques des topoisomérases ?
- une activité en amont de la fourche
- éviter le surenroulement lié à la dénaturation et l’ouverture de l’hélice
- permet la progression de la fourche de réplication
Comment procède-t-elle moléculairement ?
- elle coupe la liaison phosphodiester en 5’ par un groupe hydroxyle d’un résidu de tyrosine du site actif de l’enzyme
- rotation des segments
- resynthèse
-> coupures transitoires des brins de la double hélice d’ADN
Dans quels processus les topoisomérases suppriment-elles les contraintes liées à la topographie de la molécule d’ADN ?
Quelles sont les enzymes liées à la dénaturation des brins ?
Les hélicases
Qu’est-ce que les hélicases ?
Une famille d’enzymes à activité ATPase, impliquées dans la dénaturation des doubles brins d’ADN ou d’ARN dans la réplication, la réparation de l’ADN et la transcription et épissage
Quelles sont les enzymes impliquées dans la protection ?
Les SSBP qui protègent et stabilisent le simple brin empêchent son hybridation
Quelles sont les enzymes impliquées dans la synthèse du brin complémentaire ?
Les ADN polymérases
Qu’est-ce que les ADN polymérases ?
Ce sont des molécules capables de catalyser la synthèse d’ADN en présence d’une amorce et d’un brin matrice
Comment polymérisent-elles la molécule d’ADN ?
Elles polymérisent selon un sens de polymérisation de 5’ vers 3’
Quelles sont les caractéristiques des ADN polymérases eucaryotes ?
- différentes enzymes assurent la réplication de l’ADN au cours de processus cellulaires (réplication et réparation)
- matrices différentes : ADN génomique, mitochondrial
- vitesses d’élongation différentes
- certaines ont une activité primase : synthèse des amorces ARN
- caractéristique de relecture / fidélité
Quels sont les ADN polymérases à connaitre et quelles sont leurs caractéristiques ?
- ADN-pol α qui va faire l’initiation et la synthèse des amorces, ayant une activité primase
- ADN-pol δ qui va répliquer le brin discontinu, très fidèle
- ADN-pol ε qui va répliquer le brin continu, très fidèle
Quelle est la particularité des ADN-pol δ et ε ?
Elles ne sont pas essentielles pour la synthèse d’un brin précis, puisque l’une pouvant prendre le rôle de l’autre
Où commence la réplication sur le chromosome ?
Elle commence sur les multiples origines de réplication (OR) : unité de réplication
Qu’est-ce que la séquence de l’origine de réplication ?
C’est une séquence reconnue par des protéines spécifiques qui vont recruter des protéines et initier le processus : c’est un motif spécifique
Quelle est la direction de la réplication ?
Elle se fait en direction opposée de part et d’autre des origines de réplication : c’est une réplication bidirectionnelle
Quelle est la direction de la polymérisation ?
Elle est unidirectionnelle : selon l’orientation 5’ vers 3’
Comment doit être le brin néosynthétisé par rapport au brin matrice ?
Il doit être en antisens
Qu’est-ce que l’élongation ?
C’est la réplication du brin continu et discontinu
Comment est synthétisé le brin continu ?
Il est synthétisé en suivant les directions de la réplication :
- l’ADN-pol α va initier la réplication avec une amorce ARN avec un OH libre
- l’ADN-pol ε va reprendre et va synthétiser le brin continu
De quoi est composée la matrice ?
De l’ADN simple brin, des dNTP libres (dATP, dTTP, dCTP, dGTP), Mg++ (des coenzymes)
Quel est le problème avec la réplication du brin discontinu ?
La synthèse du brin discontinu ne peut pas suivre simplement le sens de réplication
Quelle solution la nature a-t-elle opté ?
L’ADN-pol α va mettre des amorces tout au long du brin et l’ADN-pol δ va synthétiser le brin à reculons, créant un décalage entre la synthèse des deux brins
Que forment ces bouts d’ADN couplés à leur amorce ?
Ils forment des fragments d’Okazaki : issus de la synthèse discontinue du brin “retardé” lors de la réplication
Qu’est-ce que les fragments d’Okazaki ?
Ce sont des petits duplexes ADN-ARN synthétisés lors de la réplication du brin discontinu
Pourquoi ne remarquons-nous pas le retard de synthèse entre les deux brins ?
A cause de la structure en boucle sur le brin retardé et ainsi le complexe enzymatique progresse en parallèle sur les deux brins spatialement
Quelle est la particularité des fragments d’Okazaki par rapport à l’autre brin ?
Les fragments sont discontinus les uns des autres alors que l’autre brin est continu d’où son nom, et d’où le nom de brin discontinu
Quel problème pose les fragments d’Okazaki ?
Ce sont des hétéroduplexes formés donc d’ARN et d’ADN
Comment les séquences d’ARN sont-elles supprimées ?
Par maturation
En quoi consiste la maturation ?
Tout d’abord, l’ADN-pol δ au cours de la polymérisation va dissocier le duplexe formant des clapets d’ARN, ces clapets sont reconnus par FEN1 “Flap endonuclease 1” qui va ensuite le cliver, il y a finalement ligation des fragments grâce à la ligase après la polymérisation par une ADN polymérase
Qu’est-ce que la ligase ?
C’est une enzyme qui permet la formation d’une liaison phosphodiester entre un 5’P et un 3’OH grâce de l’ATP pour fermer la molécule d’ADN
Quelles sont les dernières étapes de la réplication ?
La fusion et le réassemblage de nucléosomes dont près de la moitié sera néosynthétisée
Que se passe-t-il à chaque division cellulaire ?
Il y a raccourcissement des télomères et quand il n’y en a plus, c’est la crise télomérique induisant la sénescence ou apoptose
Pourquoi y a-t-il ce raccourcissement ?
Parce qu’il y a une amorce au début du brin continu et l’amorce d’un fragment Okazaki ne peut pas se poser sur et à partir de rien, il y a perte du matériel génétique
Pour les cellules qui doivent se diviser toute leur vie, comment contrecarrer ce phénomène ?
Par la télomérase où le motif est synthétisé par une enzyme spécifique
Dans quelles cellules y a-t-il une activité télomérase ?
Les cellules germinales, souches embryonnaires et pas dans les cellules somatiques
Que se passe-t-il dans les cellules cancéreuses ?
Il y a réactivation de l’activité télomérase par mutations et ainsi les cellules tumorales prolifèrent indéfiniement
Qu’est-ce qui compose un gène ?
Tout d’abord un promoteur (séquence régulatrice composée d’ilots CpG, boîte TATA…) puis le code génétique avec des séquences exoniques et introniques
Quelles sont les conséquences des erreurs de réplication ?
- sans conséquence si en région non codante - non régulatrice
- modification de séquence du gène si codante
- modification de l’expression du gène si région régulatrice
Comment faire face aux erreurs de réplication ?
Par la mise en place de différents niveaux de contrôle et de réparation et un ensemble de processus biochimiques qui identifie, signale et corrige les dommages
Quels sont les types d’altération ?
- somatique si elle est transmise d’une génération à l’autre de cellules par mitose
- constitutionnelle si elle est transmise d’un individu à un autre au travers de ses gamètes
Quelles cellules seront affectées par une altération génétique somatique ?
Seules les cellules filles seront affectées pouvant causer une transformation cellulaire (cancer, vieillissement
Quelles cellules seront affectées par une altération génétique constitutionnelle ?
Toutes les cellules de l’organisme auquel l’altération est transmise seront affectées
Quelles sont les erreurs de réplication liées à la fidélité des polymérases ?
- perte d’information (délétion)
- gain d’information (insertion)
- mésappariements
Combien y a-t-il d’erreurs par division cellulaire ?
Environ 1 par division cellulaire
Comment certaines erreurs peuvent-elles être réparées par les ADN polymérases elles mêmes ?
Certaines polymérases ont une fonction de relecture-édition de la base inséré : POL ε, δ, γ : POL réplicatives ADNg et ADN mitochondrial
A quoi est associée l’insertion d’un nucléotide correcte ?
Elle est associée à la migration de la POL
Que se passe-t-il s’il existe un mésappariement ?
Cela résulte une structure anormale de l’hélice qui peut être reconnue et corrigée
Quelles sont les conséquences fonctionnelles d’une erreur de réplication non réparée (d’un mésappariement) ?
Lors de la réplication, il y aura formation d’un allèle muté et d’un allèle sauvage, ainsi la mutation ne peut plus être reconnue : c’est une mutation fixée créant une instabilité génétique, d’une anomalie détectable, c’est devenu une anomalie non détectable fixée
Quelles sont les différentes natures des erreurs de réplication non résolues par les POL ?
Qu’induisent ces erreurs non résolues ?
L’activation du système MMR (MisMatch Repair) : un système de réparation des mésappariements (et insertions et déletions) de l’ADN
Comment fonctionne le système MMR ?
Tout d’abord, un hétérodimère MSH6/2 assure la reconnaissance de l’anomalie de structure, puis il y a recrutement de MLH1, PMS2 et activation de l’exonucléase EXO1 5’-3’ pour l’excision et finalement resynthèse et ligation grâce à POL δ et LIG1 (ligase)
Que dispose un individu comportant une mutation constitutionnelle ?
Il dispose d’une prédisposition héréditaire pour le cancer
Pourquoi possède-t-il cette prédisposition ?
Puisqu’il a plus de risques à avoir le cancer, de mutation, d’accumulation d’erreur de réplication, de transformation cellulaire avec une simple mutation somatique qui avec sa mutation constitutionnelle signera la fin de la réparation
A quoi est dû le risque mutationnel au niveau de la fourche de réplication ?
- défaut de fonctionnement de l’activité de relecture des polymérases
- défaut de fonctionnement du système MMR
