Réplication de l'ADN chez les procaryotes

Question 1

expérience de Meselson et Stahl

Answer 1

• ultracentrifugation en gradient de densité de l’ADN dans du chlorure de césium (CsCl)
• a permis la démonstration de la réplication semi-conservative

Question 2

réplication bidirectionnelle

Answer 2

• un seul œil de réplication pour leur chromosome circulaire

Question 3

Protéines impliquées dans la réplication

Answer 3

• ADN polymérases
• Hélicases
• Déroulase
• Topo-isomérase (I et II)
• ADN primase

Question 4

ADN polymérase I

Answer 4

• mécanisme de réparation de l’ADN
• 5’ => 3’ polymérase
• 5’ => 3’ exonucléase (permet d’exciser l’amorce ARN)
• 3’ => 5’ exonucléase (autocorrection)

Question 5

ADN polymérase II

Answer 5

• réparation de l’ADN

Question 6

ADN polymérase III

Answer 6

• 900 kDa, 17 sous unités
• su alpha : 5’ => 3’ polymérase
• su epsilon : 3’ => 5’ exonucléase (autocorrection)
• su thêta : relie les deux précédentes
• su béta : pince pour guider les brins (diamètre = 35 °A)
• autres su : augmentation de la processivité
• vitesse de 1000 nucléotides par secondes
• taux d’erreur de 10^ -4 (pas acceptable, ex: génome d’E. Coli : 4 * 10^6 pb)
• après autocorrection le taux d’erreur passe à 10^ -7

Question 7

ADN polymérase IV

Answer 7

• réparation de l’ADN

Question 8

ADN polymérase V

Answer 8

• réparation de l’ADN

Question 9

Hélicase

Answer 9

• ouvre la fourche de réplication en séparant les double brins
• 6 sous-unités, nommées dna-B
  –> capables de fixer et hydrolyser l’ATP
  –> capable de régulation anostérique (=son état dépend de ses voisines
  ex: 1. X ; 2. ATP ; 3. ADP + Pi ; 4. X ; 5. ATP ; 6. ADP +Pi
  => 1. ATP ; 2. ADP + Pi ; 3. X ; 4. ATP ; 5. ADP +Pi ; 6. X
• quand hydrolyse de l’ATP, contraction
• 1000 pb séparés par seconde
• 10 ATP consommé par spire
• la séparation des 2 brins de la double hélice implique des torsades en amont et en aval => régulation par la topo-isomérase

Question 10

Déroulase

Answer 10

• empêche les brins simples de se refermer sur eux même en “hairpins” / épingle à cheveux
• garde les simples brins droits en les rigidifiant
• interagit avec le squelette phospho-pentose => les bases sont toujours accessibles

Question 11

ADN primase

Answer 11

• synthétise une amorce ARN pour la synthèse du brin tardif (= brin antisens)

Question 12

Mécanisme général

Answer 12

• l’Hélicase sépare les double brins en simple brin
• l’ADN pol III suit et fait la synthèse du brin sens
• Quand l’ADN pol III rencontre 1 amorce ARN, elle s’arrête (1 amorce / 1000 nucléotides donc 1 arrêt / seconde)
• l’ADN primase vient synthétiser une amorce ARN (d’une longueur ~ 12 nucléotides) sur le brin tardif.
• le brin tardif fait alors une boucle pour revenir vers l’ADN pol III, qui synthétise alors le fragment d’Okazaki
• l’ADN pol I synthétise entre l’extrémité 3’ d’un d’un fragment d’Okazaki et l’extrémité 5’ ARN du fragment suivant (elle ne synthétise qu’une quinzaine de nucléotides avant de repartir car elle n’est pas processive).
• l’ADN pol I laisse des césures derrière elle (sans ARN)

Question 13

ligase

Answer 13

• raboute les césures dans l’ADN
• a besoin d’énergie pour cela, qu’elle utilise sous forme de NAD(+) (Nicotinamide Adénine Dinucléotide
  => Nicotinamine - Ribose - P - P - Ribose - Adénine)

Question 14

Initiation de la réplication

Answer 14

• Ori C (260 pb)
  –> séquence GATC (palindrome)
  –> région riche en AT (fragile)
• Agrégat de dna-A (protéines) qui forment des torsades => création d’une zone de fusion, maintenue ensuite par des déroulases

-Les hélicases rentrent en action des deux côtés et agrandissent la zone de fusion, ce qui permet l’entrée en jeu des ADN pol III

• Chez les bactéries, toutes les séquences GATC sont méthylées sur le A par la DAM-méthyltransférase
• Lors de la réplication, l’action de la DAM-méthyltransférase est inhibée => le brin néosynthétisé n’est donc que hémi-méthylé et ne peut pas être répliqué
• la DAM-méthyltransférase n’est réactivée que quand la réplication est terminée

Question 15

Terminaison de la réplication

Answer 15

• Alors que la réplication n’est pas terminée, la faible tension des doubles brin parentaux restant (due au faible nombre restant de liaisons H qui sautent tout simplement) fait tomber le complexe ADN pol III
• 2 possibilités pour finir la réplication:
  1- La Topo I sépare les ADN fille (sb). L’ADN pol I finit la synthèse et la ligase raboute les extrémités
  2- L’ADN pol I arrive la première et finit la synthèse. La ligase raboute les extrémités. La Topo II sépare les ADN filles (db)

Question 16

Correction / Système de relecture

Answer 16

• La protéine Mut S reconnaît les mismatch (ex: A-G) et se fixe
• Séquence GATC tous les 200 nucléotides et Mut H se fixe sur les GATC hémi-méthylés
• Une 3e protéine Mut L peut se fixer à une Mut S et une Mut H proche
• Quand Mut L est fixée, Mut H glisse jusqu’à Mut S en dépolymérisant le brin non-méthylé (=brin néo-synthétisé)
• ADN pol I resynthétise le brin enr éparant l’erreur
• Ce mécanisme de relecture permet de faire diminuer le taux d’erreur et de le faire tendre vers 0.