Fiche 9 partie I: Réplication

ADN tropoisomérase

Aide à dérouler la double hélice et rédoudre les problèmes d'enchevêtrement des brins d'ADN

DNA polymérase

Ajoute une base d'oligonucléotide et enlève les oligonucléotides qui ne sont pas pairés.

Facteur de glissement

Aussi appelé anneau coulissant, maintient la polymérase solidement fixée sur l'ADN pendant qu'elle se déplace, mais il la libère dès que la polymérase arrive devant une région d'ADN double brin.

Facteur de chargement

Aussi appelé chargeur à anneau, complexe protéique spécial qui hydrolyse l'ATP lorsqu'il assemble l'anneau coulissant à une jonction amorce motrice.

Brin précoce

Brin d'ADN fils qui est synthétisé de façon continue. (Aussi appelé brin conducteur) Sa synthèse se fait un peu avant celle du nouveau brin synthétisé.

Brin tardif (retardé)

Brin synthétisé de façon discontinue

ADN polymerase

C'est la première enzyme de polymérisation des nucléotides. (Les nucléotides réagissent entre eux pour former une chaîne plus longue : brin d'ADN). Les nucléotides qui participent à cette réaction et qui servent de substrat à cette enzyme sont des désoxyribonucléosides triphosphates. Ce phénomène nécessite une matrice d'ADN simple brin.

Doubler l'ADN en prévision de la formation d'une nouvelle cellule, se déroule lors de la division cellulaire, en phase S.

C'est quoi la réplication? Quand est-ce que ça se passe?

ADN hélicase

C'est une protéine qui hydrolyse l'ATP lorsqu'elle est liée à de l'ADN simple brin. Elles utilisent l'hydrolyse de l'ATP pour se propulser rapidement le long du brin d'ADN simple brin et lorsqu'elles rencontrent une région double hélice elles poursuivent leur déplacement le long de leur brin, ce qui sépare l'hélice en deux.

ADN polymérase et ADN primase

Catalysent la polymérisation des nucléosides triphosphates.

Sénescence des cellules réplicatives

Cellules se retirent de façon permanente du cycle cellulaire et arrêtent de se diviser

Télomérase

Cette enzyme reconstitue ces séquences chaque fois que la cellule se divise. Elle reconnaît l'extrémité d'une séquence répétitive de l'ADN d'un télomère et l'allonge dans la direction 5'->3'.

Les télomères comprennent de nombreuses répétitions en tandem d'une courte séquence de nucléotides reconnues par des protéines de liaison à l'ADN, spécifiques de séquences, qui attirent une enzyme appelée télomérase.

Chez l'homme, cette séquence est GGGTTA et elle est répétée approximativement un milliers de fois à chacun des télomères. De quoi parle-t-on?

4: G1, G2, S et M

Combien de phase contient le cycle cellulaire?

8h, NON (levures = 40 minutes)

Combien de temps dure la phase S dans une cellule mammifère? Est ce le même temps dans toutes les cellules eucaryotes?

1. Les bons nucléotides ont plus d'affinité avec le site de liaison de l'ADN polymérase que les nucléotides incorrects 2. Une fois le nucléotide fixé, mais avant la liaison covalente, l'enzyme subit une modification de conformation et se resserre autour du site actif du nucléotide, plus favorable avec une paire de base correcte (double vérification) 3. Correction par activité exonucléolytique

Comment fonctionne la correction des erreurs de l'ADN polymérase? (3)

Utilise une matrice ARN (qui fait partie intégrante de l'enzyme) et synthétise ainsi de nouvelles copies de la séquence répétitive

Comment fonctionne la télomérase?

La RNA polymérase n'a pas besoin de ce mécanisme car les erreurs n'ont pas de conséquences directes sur le code génétique passé à la prochaine génération.

Comment fonctionne le mécanisme d'auto-révision de l'ARN polymérase?

1. Télomérase se fixe 2. Télomérase allonge extrémité 3' (synthèse ADN sur matrice ARN) 3. Terminaison du brin retardé par ADN polymérase (synthèse ADN sur matrice ADN)

Comment se répliquent les télomères?

Phase S (phase de synthèse de l'ADN)

Correspond à une partie spécifique du cycle de division cellulaire durant laquelle la réplication de l'ADN des cellules eucaryotes se produit

3 -> 5

Dans quelle direction va l'exonucléase?

Les 2 brins nouvellement synthétisés se polymérisent dans la direction 5 -> 3

Dans quelles direction se polymérisent les brins précoces et retardés?

Exonucléase

Enlève le nucléotide mal incorporé (qui bloque la poursuite de l'allongement de brin amorce) et le remplace par une extrémité 3-OH qui permet de continuer l'allongement du brin.

ADN hélicase

Enzyme qui ouvre l'hélice d'ADN en séparant les simples brins

ADN ligase

Enzyme qui permet de lier l'extrémité 3' du nouveau fragment d'ADN à l'extrémité 5' du fragment précédent et permet ainsi de terminer le processus.

Télomérase

Enzyme qui rallonge les télomères, les séquences nucléotidiques répétitives trouvées à la fin des chromosomes eucaryotes.

ADN ligase

Enzyme qui unit 2 brins d'ADN adjacent

ADN primase

Enzyme qui utilise des ribonucléosides triphosphates pour synthétiser de courtes amorces d'ARN sur le brin retardé

Télomérase

Enzyme qui, lors de la réplication de l'ADN chez les eucaryotes, permet de conserver la longueur du chromosome en ajoutant une structure spécifique à chaque extrémité : le télomère

Le corps raccourcit ses télomères (contrôle de la prolifération cellulaire) au cours de sa vie, ce qui est en partie responsable du vieillissement.

Expliquer comment les cellules contrôlent la longueur de leurs télomères

DNA primase

Fabrique des amorces d'ARN.

ADN hélicase

Facilite l'ouverture de l'hélice d'ADN afin qu'elle puisse être copiée

Brin okazaki

Fragment d'ADN se retrouvant au niveau de la fourche de réplication en croissance. Ces fragments ne sont polymérisés que dans la direction 5 -> 3 et sont ensuite réunis entre eux après leur synthèse pour former une longue chaîne d'ADN

Amorce d'ARN

Fragments d'ARN formés sur le brin retardé par l'ADN primase. Elles sont faites à des intervalles de 200 nucléotides et chaque amorce d'ARN mesure environ 10 nucléotides.

1 sur 10^9 nucléotides copiés

Fréquence des erreurs lors de la réplication?

DNA helicase

Garde l'ADN ouvert de façon active - utilise l'ATP

Possédant des séquences particulières de nucléotides à l'extrémité de leurs chromosomes incorporées dans des structures appelées les télomères.

Lorsque la fourche de réplication atteint la fin d'un chromosome linéaire, il n'y a pas de place pour produire l'amorce d'ARN nécessaire pour commencer le dernier fragment d'Okazaki à l'extrémité d'une molécule d'ADN linéaire. Comment les eucaryotes résolvent-ils se problème?

Mécanisme de l'ADN polymérase

Permet l'addition d'un désoxyribonucléotide au niveau de l'extrémité 3' d'une chaîne de nucléotides sur le brin amorce. (Brin nouvellement synthétisé : va dans le sens 5' -> 3' et l'ADN polymérase ne peut synthétiser que dans le sens 5' -> 3') Chaque désoxyribonucléoside entrant doit ensuite se lier au brin matrice (déjà existant) et s'associer à sa base azotée complémentaire.

Phase du S

Phase du cycle cellulaire eucaryotique au cours de laquelle l'ADN est synthétisé

Origine de réplication

Point de départ de l'ouverture de l'hélice d'ADN

Le brin précoce est synthétisé de façon continue et il est synthétisé un peu avant le brin tardif (ou retardé) qui, lui, est synthétisé de façon discontinue.Pour le brin retardé, la direction de la polymérisation des nucléotides se fait de manière opposée à la direction générale de la croissance de la chaîne d'ADN.

Pourquoi dit-on que la réplication est "asymétrique"?

ADN topoisomérase

Protéines qui forment un pivot dans l'hélice d'ADN pour qu'elle exécute une rotation rapide, ce qui lui permet de se déplacer.

DNA topoisomérase

Prévient le stress mécanique imposé par la structure en hélice de l'ADN et évite les cassures lors de la réplication

Se fait en remontant la dynamique: les fragments d'Okazaki sont synthétisés séquentiellement, ceux qui sont les plus près de la fourche de réplication sont synthétisés les premiers.

Qu'a pour effet l'ouverture de l'ADN sur la réplication du brin retardé?

L' ADN et l'assemblage de nouvelles protéines chromosomiques sur l'ADN, à l'arrière de chaque fourche de réplication

Qu'est répliqué pendant la duplication des chromosomes?

Appariement des bases complémentaires + plusieurs mécanismes de vérification qui agissent pour corriger tout mésappariement initial ayant pu se produire

Qu'est-ce qui assure grande fidélité de la réplication de l'ADN et l'infime probabilité d'erreur lors de la réplication?

Il y a toujours un appariement des bases entre un désoxyrobinucléotide triphosphate entrant et un brin d'ADN existant (brin matrice ou modèle).

Qu'est-ce qui guide la formation d'un nouveau brin d'ADN et qui explique que la séquence de nucléotides soit complémentaire?

Retardent la division car à différents points de contrôle du cycle cellulaire, le cycle s'arrête si de l'ADN endommagé est détecté.

Qu'occasionnent les dommages à l'ADN?

Phase G1, S + G2

Quand est-ce que la croissance s'effectue dans le cycle cellulaire?

Elle doit synthétiser un fragment totalement nouveau sur un site plus éloigné le long du brin matrice.

Que doit faire l'ADN polymérase à chaque fois qu'elle termine un court fragment d'Okazaki d'ADN sur le brin retardé de la fourche?

Les brins d'Okasaki

Que forme l'action de la DNA polymérase 5' -> 3'?

Un seul type d'ADN polymérase est nécessaire pour la réplication de l'ADN.

Que permet la synthèse discontinue du brin retardé par rapport aux enzymes nécéssaires?

Unir les brins d'Okazaki les uns avec les autres en unissant extrémité 3' du nouveau fragment avec 5' du précédent: cela termine le processus

Quel est le rôle de ADN ligase?

Forme des brins d'ARN qui servent d'amorce pour la croissance du brin retardé

Quel est le rôle de ADN primase?

DNA polymérase DNA ligase DNA primase DNA helicase L'ADN topoisomerase

Quelles sont les 5 enzymes participant au processus de réplication?

1. Polymérisation 5' 3' 2. Correction exonucléolytique 3'5' 3. Correction des mésappariements des brins appariés

Quelles sont les étapes qui conduisent à la haute-fidélité de la synthèse d'ADN (infime erreurs)?

ADN ligase

Recolle ensemble fragments d'ADN synthétisés de façon discontinue sur le brin retardé

DNA ligase

Relie le fragment 3' et le fragment 5' qui le précède et lie ensemble les brins d'Okazaki

Fourche de réplication

Région de réplication particulière qui se déplace progressivement le long de la double hélice d'ADN parentale. (L'ADN parental sert de matrice pour la formation de nouveaux brins complets) Structure en forme de Y où l'ADN des brins filles est nouvellement synthétisée par un complexe enzymatique qui comprend l'ADN polymérase. Les deux branches de la structure en Y correspondent aux 2 molécules filles d'ADN et la tige du Y est l'hélice parentale.

Fourche de réplication

Région en forme de Y d'une molécule d'ADN en réplication où les deux brins frères sont formés.

Complète les bouts des chromosomes lors de la réplication Protège les bouts des chromosomes de la dégradation car les brins d'ADN qui ne sont pas couplés à des brins complémentaires sont rapidement dégradés

Rôle de l'enzyme télomérase? Pourquoi est-il important?

Permet à la double hélice parentale d'ADN d'effectuer des rotations très rapides Ces rotations permettent à la fourche de réplication de se déplacer à la vitesse de 500 nucléotides/seconde. Cette rotation permet donc d'empêcher l'emmêlement de la chaîne. Prévenir le stress mécanique imposé par la structure en hélice de l'ADN et éviter les cassures lors de la réplication

Rôle de la DNA topoisomérase?

Ouvrir les brins d'ADN modèles Combinée à sa réaction d'hydrolyse de l'ATP, libère ainsi le court fragment d'ADN.

Rôle et mécanisme de la DNA hélicase?

Réplication + enzyme «auto-correctrice» qui enlève ses propres erreurs de polymérisation lorsqu'elle se déplace le long de l'ADN

Rôles de l'ADN polymérase

ADN hélicase

Sert à ouvrir la double hélice d'ADN et ainsi former la matrice simple brin appropriée pour que l'ADN polymérase puisse la copier.

Exonucléase

Sous-unité d'ADN polymérase qui enlève le nucléotide mal incorporé en coupant les nucléotides un par un jusqu'à ce qu'elle retrouve une base appariée à l'extrémité 3'-OH (brin amorce) qui peut débuter la synthèse d'ADN.

L'ADN topoisomerase

Stimule la rotation des brins d'ADN pour diminuer le stress mécanique et permettre l'avancement rapide de la polymérase.

Correction des mésappariements

Système qui détecte, dans l'hélice d'ADN, les éventuelles distorsions qui résultent du mésappariement entre des paires de bases non complémentaires. Ce système retire les erreurs de réplication faites par l'ADN polymérase et qui n'ont pas été vues par l'exonucléase de correction

Le vieillissement est causé par la perte de fonction de la télomérase et le raccourcissement des télomères (bouts des chromosomes), menant à un dysfonctionnement cellulaire.

Théorie du vieillissement par rapport au télomères?

ADN primase

Utilise l'ADN comme matrice et peut commencer une nouvelle chaîne de polynucléotides en reliant deux nucléosides triphosphates. Elle synthétise un court polynucléotide dans la direction 5 -> 3 et s'arrête en rendant l'extrémité 3 de cette amorce disponible pour l'ADN polymérase.

FAUX: certaines modifications des histones (par exemple la méthylation des histones) peuvent être passées à la seconde génération lors de la division cellulaire Les queues, mais aussi d'autres régions de H3 et H4 peuvent être modifiées de façon extensive et chaque chromosome fils est ensemencé avec la mémoire de l'Arrangement parental des modifications de H3 et H4. Une fois que l'assemblage du nucléosome derrière une fourche de réplication a été complété, le modèle parental des modifications de H3-H4 peut être renforcé par des enzymes de modifications des histones. AVANTAGE ÉVOLUTIF CAR LES MODIFICATIONS COVALENTES AVANTAGEUSES DES HISTONES SONT CONSERVÉE PAR DES MÉCANISME QUI PRÉSERVENT ET DUPLIQUENT

Vrai ou faux? Les modifications des histones sont perdues lors de la division cellulaire.

Phase S - réplication de l'ADN

À la fin de quelle phase chaque chromosome a été répliqué et a donné deux copies complètes, qui restent reliées au niveau du centromère?

Reconnues par des protéines de liaison à l'ADN, spécifiques de séquences, qui attirent une enzyme appelée télomérase

À quoi servent les séquences d'ADN des télomères?