2 fonctions de l’ADN
- coder les protéines en vue de leur synthèse
- se répliquer en vue de la division cellulaire
- seule molécule à pouvoir le faire
- ne se produit qu’une fois dans la vie de la cellule
réplication de l’ADN
processus selon lequel une copie identique d’une molécule d’ADN est produite
- une seule fois
- avant la division cellulaire
ADN rappel général
- double chaîne de désoxyribonucléotides retenus par des liaisons phosphoesters
- A, G, C, T
- chaque brin d’ADN possède une polarité 5’P (tête) –> 3’OH (queue) correspondant au sens de polymérisation
= deux brins sont anti parallèles
ADN rappel bases
- séquences des bases azotées détermine la structure 1e
- les bases sont face à face, complémentaires et reliées par des liaisons H
= A et T, C et G - les liaisons H entre les bases sont la structure 2e
réplication de l’ADN: hypothèses
3 hypothèses de départ
1. semi-conservative
2. conservative
3. diservative
réplication de l’ADN: semi conservative
- produit des molécules avec de l’ADN initial et de l’ADN ancien
- chaque molécule contient un brin ancien complet et un nouveau brin complet
réplication de l’ADN conservative
préserve la molécule originale et donne une molécule entièrement nouvelle
réplication de l’ADN diservative
produit deux molécules avec de l’ADN nouveau et de l’ADN ancien, alternativement espacés le long de chaque brin
réplication semi conservative de l’ADN: plus de détails
- chaque molécule mère se dédouble avant la division cellulaire
= chaque molécule fille d’ADN dans la cellule mère avant de se diviser contient un brin-mère et un brin neuf - après la division de la cellule mère, chaque cellule fille a hérité de:
= un des brins de la double hélice mère
= un brin complémentaire nouvellement synthétisé par la cellule mère
réplications de l’ADN: difficultés
1) déroulement et ouverture de la double hélice
2) tension sur la double hélice: mauvais bris de la molécule
3) formation d’épingles des segments monocaténaires: liaisons H nuisibles
4) amorçage: problème d’enzyme de départ
5) ajout de désoxyribonucléotides et appariement du brin-fils au brin-mère
6) brins d’ADN-mère antiparallèles : brins-fils continu et
discontinu
7) maturation des brins: remplacement des amorces d’ARN par désoxyribon.
8) erreurs de réplica-on
réplications de l’ADN: difficultés: ouverture de la double hélice
pour que chaque brin de la double hélice-mère soit
dupliqué, il faut d’abord dérouler et séparer les 2 brins
- comment?
* origine de la réplication = séquence spécifique de 11 paires de nucléotides, surtout A et T: adénine et thymine (2 liaisons H, pas 3 comme entre C-G)
= site de fixation du complexe de reconnaissance de l’origine (CRO)
== CRO comprend plusieurs protéines
- l’enzyme hélicase déroule et ouvre la double hélice le long de la molécule (pas à une ou à l’autre extrémité)
= forme un oeil de réplica-on - ¢ procaryote: 1 œil
- ¢ eucaryote: plusieurs
- fourche de réplica-on à chaque extrémité d’un oeil de réplication
réplications de l’ADN: difficultés: tension sur la double hélice
- le déroulement de l’hélice et la sépara3on des 2 brins = torsion et tension en amont et en aval de la fourche de réplication
- enzyme topoisomérase
- coupe les brins d’ADN-mère entortillés en aval de la fourche
= ce qui permet aux brins de se détortiller - relie les brins détortillés, par liaison phosphoester
= réduit le risque de mauvais bris (irréparables) de la molécule
réplications de l’ADN: difficultés: formation d’épingles
après l’ouverture de la double hélice, chaque brin-mère
devient monocaténaire dans l’oeil
- risque de blocage si
= la portion monocaténaire se repliait en épingle
= des liaisons H se formaient entre bases azotées complémentaires
protéines fixatrices d’ADN monocaténaire = protéines SSB
(Single-Strand Binding proteins)
* s’attachent les unes aux autres
* forment une chaîne parallèle aux segments d’ADN monocaténaire
* stabilisent ces segments d’ADN jusqu’à la synthèse du brin-fils complémentaire
réplications de l’ADN: difficultés: amorçage
une fois la double hélice ouverte et les brins stabilisés, ils
sont prêts pour la réplication mais
* l’enzyme qui catalyse la mise en place des désoxyribonucléotides (la réplicase) est incapable d’amorcer le processus! Que faire?
- l’enzyme primase se promène sur le brin-mère de 3’ → 5’
- sélectionne quelques ribonucléotides complémentaires au
brin-mère d’ADN et catalyse les liaisons phosphoesters entre eux
= amorce (primer) de court ARN antiparallèle au brin-mère
== 1 à 3 ribonucléo5des chez les ¢ procaryotes, 10 chez ¢ eucaryotes - les ribonucléotides de l’amorce s’apparient aux
désoxyribonucléotides du brin-mère par liaisons H
réplications de l’ADN: difficultés: ajout de désoxyribonucléotides
une fois l’amorce en place, la réplicase entre en fonction
* elle lit le brin-mère de 3’ → 5 et catalyse l’ajout
= d’un désoxyribonucléotide à l’extrémité 3’-OH du
dernier ribonucléotide de l’amorce, puis
= d’un 2e désoxyribonucléotide à l’extrémité 3’-OH
de ce 1er désoxyribonucléotide
- ainsi de suite pour les désoxyribonucléotides suivants
- désoxyribonucléotides liés par liaison phosphoester
- chaque désoxyribonucléotide sélectionné par la réplicase est complémentaire à celui du brin-mère et s’y lie par liaisons H
- le brin-fils complémentaire est
antiparallèle au brin-mère
réplications de l’ADN: difficultés: brins anti-parallèle: intro
à partir de l’origine de chaque oeil
* un brin-fils est synthétisé de façon continue
* l’autre brin-fils est synthétisé de façon discontinue
réplication de l’ADN: difficultés: brins anti-parallèle: brin continu
- brin de tête, directeur
-synthétisé en continu, car
= à partir de l’origine de chaque oeil, l’enzyme (primase puis réplicase) se déplace sur le brin-mère, dans le sens 3’–>5’, vers la fourche, et en même temps que s’ggrandit l’oeil de réplication, catalysant l’ajout de nouveaux nucléotides à l’extrémité 3’ du brin fils 5’–>3’ - une seule amorce par 1/2 oeil
réplication de l’ADN: difficultés: brins anti-parallèle: brin discontinu
- brin de queue, tardif
- l’enzyme, qui se déplace sur l’autre brin mère 3’–>5’, doit commencer à la fourche de réplication (pour synthétiser brin fils 5’–>3’) et procéder à l’origine de l’oeil
- à mesure que l’oeil s’aggrandit, la synthèse du brin fils redémarre à la nouvelle fourche, avec une nouvelle amorce d’ARN
- plusieurs amorces par 1/2 oeil
- brin fils est synthétisé par frangments d’Okazaki
= fragments séparés par bout d’amorce
== cellule procaryote: 1000 à 2000 nucléotides par fragment
== cellule eucaryote: 100 à 200 nucléotides par fragment
réplication de l’ADN: difficulté: maturation des brins-fils
pour répliquer ADN, doit enlever les amorces. on les enlève par:
- exonucléase: excise les ribonucléotides
= un espace au début du brin pour brin continu
= plusieurs espaces entre les fragments pour brin discontinu
- réplicase: sélectionne désoxyribonucléotides complémentaires à ceux du brin-mère
= catalyse leurs liaisons phosphoester
== pas avec les désoxyribonucléotides du brin fils déjà
en place, ça c’est l’enzyme ADN ligase qui s’en occupe
réplication de l’ADN: résultat
chaque brin d’ADN mère a produit une copie de soi identique
- 2 doubles hélices formées en vue de la division cellulaire
= une des 2 doubles hélices est donnée à une cellule fille, l’autre à l’autre cellule fille
erreurs durant la réplication
- erreurs possible, mais rare
- si erreur, ADN polymérase III s’en occupe
RÉSUMÉ DIFFICULTÉS + SOLUTIONS RÉPLICATION DE L’ADN
- ouverture de la double hélice
= CRO et hélicase - tension sur la double hélice
= topoisomérase - formation d’épingles de l’ADN monocaténaire
= protéines SSB - amorcage
= primase - ajout de nucléotides
= réplicase ou ADN polymérase III - disposition antiparallèle des 2 brins
= fragments d’Ozakaki - maturation des brins
= exonucléase et ligase - erreurs de réplication
= surveillance de l’ADN polymérase III
réparation de l’ADN existant
si erreur dans l’ADN existant, environ 50 types d’enzymes de réparation
- surveillance et réparation permanente du matériel génétique
mutations: 2 grands types
- mutation ponctuelle
- mutation chromosomiques
