Réplication et réparation de l'ADN Flashcards
Quels sont les 3 modèles compatibles avec la structure de l’ADN?
- conservatif
- semi-conservatif
- dispersif
Décrire le modèle conservatif de la réplication de l’ADN. Est-ce le bon modèle?
la double hélice parentale est conservée et une seule double hélice fille, constituée de 2 brins néosynthétisés est produite
non
Décrire le modèle dispersif de la réplication de l’ADN. Est-ce le bon modèle?
les doubles hélices filles contiennent 2 brins constitués à la fois de fragments de l’ADN parental et néosynthétisé
non
Décrire le modèle semi-conservatif de la réplication de l’ADN. Est-ce le bon modèle?
chaque double hélice fille contient un brin d’ADN de la cellule parentale et un brin néosynthétisé
oui
Qu’est-ce que la réplication de l’ADN?
la capacité d’une cellule à répliquer l’ensemble de son génome avant de le transmettre à ses descendants
De quoi est composée chaque nouvelle double hélice résultant de la réplication de l’ADN?
constituée de séquences identiques ou presque à celles de la double hélice d’ADN parentale
Est-ce que la double hélice d’ADN est stable? Pourquoi?
très stable, grâce aux liaisons (ponts H, liens hydrophobes, Van der Walls)
Quelle est la condition pour que la double hélice de l’ADN serve de matrice?
elle doit être maintenue ouverte pour séparer les 2 brins et exposer chacune des bases non appariées
Qu’est-ce qu’une hélicase?
protéines d’initiation qui reconnait les origines de réplication et ouvre progressivement l’ADN en brisant les ponts H
Dans quel sens avance hélicase?
5’ → 3’
De quoi sont composées les régions adjacentes aux origines de réplication?
riches en G-C
Qu’est-ce qu’une fourche de réplication?
structure e Y ou oeil, lieu ou le complexe de réplication sépare les 2 brins de la double hélice
Quelles sont les matrices pour la réplication de l’ADN?
chaque brin d’ADN
Combien d’origine de réplication y a-t-il chez l’Homme? La réplication se produit-elle dans un ordre chronologique?
- des milliers
- non, débute à plusieurs sites à la fois
Dans quel sens se produit la réplication de l’ADN?
bidirectionnel
Dans quel sens se produit la polymérisation de l’ADN?
5’ → 3’
Pourquoi peut-on dire que la réplication des fourches est asymétrique?
- réplication se fait pour un brin de 5’ → 3’, et 3’ → 5’ pour l’autre
- les 2 nouveaux brins ont des polarités inverses
Dans quel sens le brin précoce est-il synthétisé?
à partir du brin parental 3’ → 5’, donc synthétisé dans le sens 5’ → 3’
Dans quel sens est synthétisé le brin tardif?
à partir du brin parental 5’ → 3’, donc en courts segments
Comment se nomment les courts segments synthétisés qui forment le brin tardif? Dans quel sens sont-ils?
fragments d’Okazaki, 5’ → 3’
De quoi est composé le brin tardif? Ces éléments sont-ils liés entre eux?
amorce en ARN + court fragment d’ADN
pas de lien phosphodiester au départ, sont liés plus tard pour former un brin continu
Expliquer le mécanisme de réplication semi-discontinue du brin retardé
ADN polymérase marche à reculons, à partir de la fourche de réplication dans le sens 5’ → 3’ pour chaque nouveaux fragments
Quelle enzyme catalyse la polymérisation des désoxyribonucléotides?
ADN polymérase
Quels sont les types d’ADN Pol?
- 5 types chez eucaryotes: α, β, δ, ε, γ
- 3 types chez procaryotes: I, II et III
Quelles sont les propriétés des ADN polymérases?
- catalysent formation liaison phosphodiester
- ADN dépendantes
- Processivité variable
- Substrats = dNTP
- Requièrent une amorce (ARN ou ADN) déjà appariée à la matrice
Entre quels éléments sont créés les lien phosphodiester catalysés par les ADN Pol?
entre phosphate 5’ du nucléotide ajouté et la fonction alcool 3’ du polynucléotide
Quelle est la conséquence de la catalysation de la formation d’une liaison phosphodiester par ADN Pol?
le brin en néoformation croit dans le sens 5’ → 3’, donc le brin matrice est lu dans le sens 3’ → 5’
Que veut-on dire par «ADN Pol est ADN dépendant»?
signifie qu’elles on besoin d’une matrice sous forme d’ADN monocaténaire
Quelles règles sont suivies lors d’ajout d’un nouveau nucléotide au brin fils?
règles de Chargaff
Qu’est-ce que la processivité?
capacité à synthétiser un long fragment d’ADN avant de se dissocier du brin matrice
Que signifie une faible processivité? Quand est-ce utile?
- lorsque ADN polymérase est faiblement associée à son substrat
- utile pour polymérases impliquées dans processus de réparation
Que signifie une haute processivité?
- lorsque ADN polymérase est très fortement lié au brin matrice et peut polymériser plusieurs centaines de milliers de nucléotides en 1 fois
Quelle molécule est impliquée dans l’augmentation de la processivité?
cofacteur protéique appelé clampe coulissante
- PCNA chez eucaryote, complexe β chez bactérie
Quel est le substrat de l’ADN polymérase?
dNTP: désoxynucléotide triphosphate
Expliquer le rôle des dNTP
- les nucléotides entrent dans la réaction sous forme de dNTP riches en énergie
- hydrolyse de la liaison phosphoanhydride de chaque dNTP fournit l’énergie de la réaction de condensation qui lie un nucléotide à la chaîne et libère PPi
Quelles sont les amorces utilisées par ADN Pol in vivo? et in vitro?
- in vivo: fragments ARN (10pb) par les primases
- in vitro: amorce ADN
Qualifier l’Exactitude des ADN Pol à haute processivité
très exact, environ 300 fautes pour l’entièreté du génome humain
Quelle molécule a une activité autocorrectrice de vérification de l’ADN?
ADN polymérase
Quels ADN polymérases participent à la réplication des chromosomes?
Alpha, delta et epsilon
Quelle activité possède ADN Pol alpha?
activité primase, mais pas d’activité exonucléasique 3’ → 5’
Quelle activité possède l’ADN Pol delta? Dans quel processus est-ce utile?
- activité exonucléasique 3’ → 5’, mais pas d’activité primase
PROCESSIVITÉ ÉLEVÉE - utile pour réplication de l’ADN
Quelle activité possède ADN Pol epsilon? Dans quel processus est-ce utile?
- activité exonucléasique 3’ → 5’, mais pas d’activité primase
PROCESSIVITÉ FAIBLE - réplication et réparation ADN, surtout télomères
Dans quel processus ADN Pol bêta est impliquée?
Réparation de courts fragments d’ADN (répare bases azotées endommagées)
De quoi est responsable ADN Pol gamma?
réplication de l’ADN mitochondrial
Que signifie l’activité exonucléase?
relecture
Dans quel sens se produit l’activité de polymérisation des ADN Pol? et l’activité exonucléase?
- 5’ → 3’
- 3’ → 5’
Quels sont les 2 sites distincts d’ADN polymérase?
- site de synthèse et relecture
- site de correction sur épreuve (activité exonucléase)
Expliquer les étapes de la correction sur épreuve
- lecture et polymérisation du nucléotide
- avant d’ajouter dNTP, ADN Pol teste l’appariement du dernier dNTP
- si ok: l’ajoute en utilisant énergie de l’hydrolyse de la liaison phosphoanhydride du phosphate β du dNTP entrant
- si non: retire par hydrolyse de la liaison phosphodiester et le remplace
Pourquoi la synthèse de l’ADN se fait uniquement dans le sens 5’ → 3’?
- à cause de la nécessité d’autocorrection
- si synthèse ADN se faisait dans sens 3’ → 5’ , autocorrection doit se faire dans le sens 5’ → 3’, cela entraînerait l’élimination d’un nucléotide incorrect, et empêcherait l’addition d’un nucléotide correct et donc l’élongation
- donc, permet excision nucléotide incorrect et élongation chaîne
Quelles sont les protéines d’initiation de la réplication?
- protéines de reconnaissance qui s’attachent au origines de réplication
- hélicases qui déroulent la double hélice, par rupture des liaisons H (consomme ATP)
Qu’est-ce qu’une primase?
ARN Pol ADN dépendante qui donne l’amorce nécessaire à ADN Pol
Qu’Est-ce qu’une amorce?
ARN de 10pb apparié au brin matrice et qui fournit une extrémité 3’ utilisée comme point de départ pour ADN Pol
Qu’est SSB?
- single stranded binding protein
- protéine ayant forte affinité pour molécules d’ADN simple brin libéré par hélicase, empêchant les appariements de se reformer lors de la migration des fourches réplicatives
Quel est le rôle de la clampe coulissante?
- maintient ADN Pol fermement attachée à la matrice ADN
- sur les brins retardés, libère ADN Pol de l’ADN chaque fois que la synthèse d’un fragment d’Okazaki est terminée
- forme un anneau autour de l’hélice d’ADN et lie ADN Pol, lui permettant de glisser sur le brin pour faire synthèse
À quoi se lie fortement la clampe coulissante?
ADN polymérase III et delta
Comment se produit la synthèse du brin direct?
- à partir d’une seule amorce d’ARN pour commencer la polymérisation au niveau de l’origine de réplication
- une fois la fourche de réplication établie, ADN Pol trouve une extrémité 3’ appariée tandis quelle se déplace sur le brin matrice
Comment se produit la synthèse du brin retardé?
- nouvelles amorces d’ARN sont continuellement nécessaires
- au fur et à mesure que ADN Pol expose un brin libre d’ADN au niveau des fourches de réplication, une nouvelle amorce doit être synthétisée et appariée à ADN
- ADN Pol peut ajouter dNTP à extrémité 3’ libre de l’amorce pour débuter nouveau brin et poursuivra élongation jusqu’à amorce suivante
Que doit faire le brin matrice pour permettre la réplication du brin retardé?
- le brin matrice 5’ → 3’ avance et se retourne en s’enroulant en forme de trombone afin de fournir à ADN Pol un sens de progression 5’ → 3’
- ADN Pol synthétise un premier fragment, se détache du court fragment synthétisé pour rejoindre le brin matrice et synthétiser un nouveau fragment (rôle clampe coulissante)
Quelles sont les 3 enzymes nécessaires pour produire un brin d’ADN continu à partir de nombreux fragment d’Okazaki du brin retardé?
- nucléase: enlève la partie ARN (amorce) dans une double hélice mixte ARN/ADN
- polymérase de réparation ayant activités d’autocorrection
- ligase : crée liaisons phosphodiester
Qu’Est-ce que la trouée de l’amorce?
espace vide se situant à l’extrémité 5’ de chaque chromosome, causé par le fait que, lorsque l’amorce ARN à extrémité 5’ de chaque brin est éliminé, il ne reste pas de matrice ADN pour débuter un nouveau cycle
Que pourrait causer la trouée de l’amorce dans les télomères? Comment ce problème est réglé?
- un segment de télomère serait perdu à chaque division cellulaire
- bactérie: pas de prob car circulaire
- eucaryotes: insertion de nombreuses copies de séquences répétées dans les télomères
Quelles enzymes permettent les insertions de séquences répétées dans les télomères?
- télomérase
- ADN polymérase ARN dépendante
Quels sont les 2 mécanismes de réparation des mésappariements au cours de la réplication?
- correction sur épreuve exercée par activité 3’ - exonucléase des polymérase III et delta
- protéines de réparation des mésappariements (activité exonucléase) et les polymérases de réparation
Que requiert les protéines et polymérases de réparation?
parfois une endonucléase pour cliver le brin fils
Quels sont les mécanismes de réparation de dommages spontanés ou induits par les agents chimiques ou radiations?
- mécanismes d’excision - réparation
- UV: photolyase
Comment fonctionne la réparation des mésappariements?
- lors de la réplication, ADN Pol corrige immédiatement mésappariements, empêchant apparition d’erreurs dans la copie
- ADN Pol laisse passer quelques erreurs
- sans réparation, chaque erreur peut conduire à une mutation lors du cycle suivant de réplication
Comment fonctionne la machinerie de réparation de l’ADN?
- corrige 99% des erreurs
- doit distinguer le brin parental du brin néosynthétisé à réparer, car sinon les erreurs seraient doublées au lieu d’être réparées
Comment la machinerie de réparation différencie le brin parental du fils?
- reconnaît les brèches pendant la réplication
ET/OU - ADN méthylé: C dans CG
= excision du brin fils
Comment est comblé le trou causé par la machinerie de réparation en présence d’un mésappariements?
ADN Pol comble le trou en synthétisant un nouveau fragment d’ADN et ADN ligase lie les fragments
Comment peuvent se produire les modifications chimiques majeures de l’ADN?
par interaction de l’ADN (collisions) avec autres constituants moléculaires de la cellule
Quelles modifications spontanées peut subir l’ADN?
- perte de bases puriques (A et G) ou dépurination
- perte de groupes amines des cytosines = désamination, transforme cytosines en uraciles
- oxydation des bases par espèces réactives de l’oxygène produite lors des voies métaboliques
Quels dommages induits peut subir l’ADN?
- par agents mutagènes physiques (radiations UV ou ionisante)
- ou chimiques
Décrire la dépurination
- altération de l’ADN ou se rompt le lien entre une purine (A ou G) et le désoxyribose auquel elle est attachée
- aussi appelée déglycolisation
- base libérée laisse un site vacant, dit site AP (antipurinique)
Décrire la désamination
- hydrolyse de C en U ou de la 5e méthylcytosine en thymine, processus qui libère ammoniac
- désamination mène à mésappariement de bases azotées dans l’ADN
Quels sont les appariements possibles?
A-T, G-C, A-U, mais pas G-U
Comparer désamination de C vs dépurination de A
- désamination = mutation ponctuelle
- dépurination = délétion
Quand se produit la réparation par excision-réparation?
pour une base particulière endommagée
Quelles sont les étapes de l’excision-réparation?
- ADN glycolase clive liaison base-sucre et libère base endommagée = produit site AP
- endonucléase AP coupe squelette sucre-phosphate auquel il manque une base
- exonucléase enlève les nucléotides voisins
- ADN polymérase comble les brèches (synthétise nouvelle séquence)
- ADN ligase relie nouvelle séquence au squelette
Décrire les dommages induits par les radiations UV
- formation de liaisons covalentes entre 2 pyrimidines (souvent 2 résidus T adjacents) : photodimère de thymine
-distance normale d’empilement entre 2 bases dans ADN = plus courte, donc distorsion - rôle de matrice dans cette région est compromise
Quels sont les 2 mécanismes pour réparer les dommages UV?
- réparation par excision d’une base azotée endommagée
- réparation par photoréaction
Comment fonctionne la réparation par excision des dommages UV?
- le système excise le dimère et quelques nucléotides adjacents
- la brèche est comblée par activité ADN Pol et ligase
Comment se produit la réparation par photoréactivation?
la lumière visible fournit l’énergie à une photolyase pour restaurer la structure normale d’appariement entre les deux T du dimère avec les A du brin complémentaire
Quelles sont les 3 étapes à la base de tout système de réparation de l’ADN?
- ADN endommagé est reconnu et excisé par une nucléase qui rompt lien covalent nucléotide-molécule ADN = entaille
(réalisé par enzymes spécifiques au type de dommage subi) - ADN Pol de réparation (epsilon et I) se fixe sur 3’-OH de la coupure = polymérisation 5’ → 3’ + activité de correction sur épreuve
- ADN ligase répare la cassure dans le squelette sucre-phosphate
Qui répare les fragments d’Okazaki dans beaucoup de cellules?
ADN polymérase
