serie 2 Flashcards
Forces stabilisantes des acides nucléiques Dénaturation, renaturation
Lorsqu’une solution d’ADN double-brin est chauffée au dessus d’une certaine température, sa structure initiale disparaît lorsque les deux chaînes complémentaires se séparent et prennent chacune une conformation aléatoire ondulante. C’est le phénomène de dénaturation. Si la solution est refroidie doucement, les brins complémentaires se réassocient pour donner un duplex. C’est la renaturation. La température à laquelle 50% des molécules sont dénaturées est appelée température de fusion (Tm).
Courbe de dénaturation: température de fusion (Tm)
- from sigmïde si en fontion de température
Température de fusion de l’ADN
-dépend principalement de son contenu en paires G:C, de la force ionique de la solution et de la longueur du segment d’ADN.
- Plus le % de paires G:C augmente, plus la température de fusion est élevée.
- Plus la force ionique de la solution est élevée, plus la température de fusion observée augmente.
- Plus la longueur du segment d’ADN augmente, plus la température de fusion observée augmente.
La renaturation d’ADN permet de comparer des molécules
-Renaturation-hybridation. Deux molécules d’ADN identiques, sauf pour un court segment qui est absent dans la molécule de droite, sont dénaturées par la chaleur puis replacées à une température sous leur Tm.
-Cette technique a permis de mettre en évidence l’épissage de l’ADN. Lorsque une molécule d’ADN génomique est dénaturée et renaturée en présence de l’ARNm correspondant, des boucles d’ADN simple-brin sont visibles qui correspondent aux introns épissés dans l’ARNm.
Forces stabilisantes des acides nucléiques Interactions hydrophobes et empilement de bases
Appariement des bases (ponts H):
- spécificité
- non la stabilité
En présence d’éthanol, un solvant peu polaire qui favorise
les liaisons hydrogènes, l’ADN est déstabilisé (baisse du Tm)
Interactions hydrophobes
- stabilité
En solution aqueuse, les bases s’empilent L’entassement est stabilisé par des forces hydrophobes
Interactions ioniques
- Très importantes
Les cations (+) divalents stabilisent la structure des acides nucléiques
Les purines et les pyrimidines ont tendance à former des longs empilements de molécules planes et parallèles. De même, les bases des acides nucléiques se tassent en solution aqueuse. Les structures des acides nucléiques sont stabilisées par des interactions hydrophobes.
État topologique de l’ADN
- structure pour replication et transcription
État topologique de l’ADN circulaire
L=T+W
L: enlacements
T: torsion
W: surenroulement
L: nombre de fois qu’un brin d’ADN tourne autour de l’autre brin
T: nombre de tours de l’hélice Watson-Crick
W: nombre de tours de la superhélice
Pour l’ADN-B
- La plupart des molécules d’ADN ont un surenroulement négatif (ΔL = L – L°)
- Ceci favorise le désenroulement, prépare l’ADN à des processus requérant la séparation des brins (réplication, transcription etc)
Le désenroulement est favorisé par les topoisomérases
- type I: clivage transitoire d’un seul brin d’ADN - type II: clivage transitoire des 2 brins d’ADN
Les topoisomérases de type I
Les topoisomérases de type I catalysent le relâchement des supertours négatifs ou positifs dans l’ADN en changeant le nombre « L » d’un facteur « un ». Pour ce faire, elles introduisent des cassures transitoires sur un seul brin de l’ADN dans une réaction qui ne requiert d’hydrolyse d’ATP.
Type I : mécanisme coupure- fermeture
Les topoisomérases de type IA
catalysent le relâchement des super-tours négatifs dans l’ADN en augmentant le nombre L d’un tour à la fois.
Les topoisomérases de type IB
catalysent le relâchement de super- tours négatifs et positifs.
Coupure par les topoisomérases
Les topoisomérases coupent l’ADN en formant un intermédiaire covalent entre un résidu tyrosine et l’ADN.
Les toppoisomérases coupent l’ADN et ensuite rejoignent les parties clivées pour refermer le brin coup. Ils effectuent ces fonctions en créant un lien covalent entre l’ADN et la protéine, ce qui permet de faire les réactions sans l’assistance d’ATP.
Les topoisomérases de type II
- Les topoisomérases de type II catalysent également le relâchement des supertours négatifs ou positifs dans l’ADN en changeant le nombre « L » d’un facteur « 2 ». Pour ce faire, elles introduisent des cassures transitoires dans l’ADN sur les deux brins dans une réaction qui ne requiert pas l’hydrolyse de l’ATP. Cependant l’hydrolyse de l’ATP est requise pour changer la structure conformationnelle du complexe enzyme- ADN.
- En plus de leurs rôles dans la relaxation de l’ADN sur-enroulé, les topoisomérases de type II catalysent d’autres réactions importantes pour la structure fonctionnelle de l’ADN: 1- la décaténation des molécules d’ADN circulaire après réplication; 2- le dés-emmêlement des molécules linéaires d’ADN fille lors de la réplication; 3- l’élimination de nœuds dans l’ADN.
-Chez les procaryotes, une topoisomérase II particulière, l’ADN gyrase, catalyse le sur-enroulement négatif de l’ADN. Les gyrases peuvent être inhibées par certains antibiotiques. Ceci inhibe également la réplication et la transcription, ce qui démontre l’importance de la topologie de l’ADN dans ces phénomènes
Procaryotes: Gyrase: Catalyse le surenroulement négatif de l’ADN
Topoisomérase IV: relaxe l’ADN surenroulé
Eucaryotes: relâche l’ADN surenroulé.
(Ne catalyse pas le surenroulement)
Nucléosomes et densité de superhélicité
La topoisomérase est nécessaire à l’assemblage du nucléosome sur un ADN circulaire fermé covalent.
(A) En absence de topoisomérase, l’assemblage des nucléosomes est limité par l’accumulation d’une superhélicité positive de l’ADN.
(B) En présence de topoisomérase (sans assemblage de nucléosomes Supplémentaires), la topoisomérase diminue le nombre d’enlacements et relâche l’ADN non incorporé dans les nucléosomes.
(C) Assemblage de nucléosomes supplémentaires en présence de la topoisomérase.
(D) La suppression des histones et l’inactivation de la topoisomérase
révèlent une diminution du nombre d’enlacements sur l’ADN nucléosomique.
Condensation de l’ADN.
- L’ADN s’enroule autour des histones pour former les nucléosomes.
-En présence de l’histone H1, les nucléosomes se regroupent en filament de 30 nm. - Les filaments de 30 nm se regroupent pour former les boucles radiales.
Structure de la chromatine et des chromosomes Les histones et les nucléosomes
Les nucléosomes constituent le premier niveau d’organisation de la chromatine. Ils contiennent un nombre égal d’histones H2A, H2B, H3 et H4 et un nombre moindre d’histone H1.
Les nucléosomes forment des structures régulières d’environ 100 Å de diamètre qui se répètent dans le sens de la fibre de chromatine.
La digestion de l’ADN double brin par une DNAse libère les nucléosomes, qui sont constitués de l’octomère (H2A)2(H2B)2(H3)2(H4)2 en association avec un fragment d’ADN d’environ 200 nt.
L’histone H1 s’associe différemment. L’ADN s’enroule autour de l’octomère d’histones.
Structure de la chromatine et des chromosomes Les filaments de 300 Å
Les filaments de 300 Å constituent le deuxième niveau d’organisation de la chromatine. A des forces ioniques physiologiques, le filament de nucléosomes contenant H1 prend une conformation en zigzag, pour former un filament de 300 Å d’épaisseur dans lequel les nucléosomes sont visibles. La structure est stabilisée par les molécules H1 dont les bras entrent en contact entre nucléosomes adjacents.
L’histone H1 scelle les nucléosomes
L’histone H1 scelle le nucléosome. Il est proposé que l’histone H1 se lie à l’ADN nucléosomique dans une cavité formée par le segment central de son ADN et les segments qui entrent et sortent de la particule centrale. De fait, il a été observé que dans la chromatine contenant H1, l’ADN entre et sort du nucléosome du même côté.
Les filaments de 300Å
Le filament est représenté selon la forme qu’il pourrait avoir en présence de concentrations physiologiques salines. L’aspect en zigzag des nucléosomes forme presque un solénoïde avec environ 6 nucléosomes par tour. Les molécules H1 stabilisent la structure par contact avec des nucléotides adjacents.
