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La réplication de l’ADN
SBI4U
L. Kutchaw
http://www.youtube.com/watch?v=
HBwyNrkYnp0
http://www.youtube.com/watch?v=
-qAr5Ib_6as
Le 3 théories de la réplication de l’ADN
La théorie conservatrice: la réplication comporte la formation de deux nouveaux brins fils à partir des matrices parents et ces deux nouveaux brins s’unissent ensuite pour créer une nouvelle double hélice.
La théorie semi-conservatrice: chacune des molécules filles se compose d’un brin parent et d’un nouveau brin.
La théorie dispersive: les molécules parents sont décomposées en fragments et que les deux brins d’ADN filles sont constitués d’un assortiment d’ADN parental et de nouvel ADN.
Meselson et
Stahl 1957
Donc, la
réplication de
l’ADN est semi-
conservatrice!
(fig.7.22)
Hypothèse: La réplication de l’ADN est semi-conservatrice
Protocol:
1. Croissance
bactérienne dans un
milieu N 15 (lourd)
2. Transfère des bactéries
dans un milieu N 14 (léger)
3. Échantillonnage à 0
minutes, 20 minutes
(une réplication
complète) et 40 minutes
(2 réplications
complètes)
4. Avant la première réplication l’ADN
parent est 100% N 15 (lourd)
Après 2 générations, la
moitié de l’ADN est hybride
(N14/N15) et l’autre moitié
est léger (N14)
Résultats:
Conclusion: Le modèle de réplication est seulement possible si chaque
molécule d’ADN contient un brin parent (N15) et un nouveau brin (N14). Donc,
la réplication de l’ADN est semi-conservatrice.
La réplication de l’ADN ce fait en trois
étapes (fig. 7.23 et 7.24)
L’activation: À l’origine de réplication (100 à 200
pb), les enzymes se lient à l’ADN et sépare les deux brins pour former une bulles de réplication.
L’ADN polymérase s’insère entre les deux brins et catalyse l’ajout de nucléotides complémentaires formant un nouveau brin d’ADN (cet endroit est la fourche de réplication)
Les hélicases sont responsable de dérouler l’ADN et de maintenir cette conformation Chez les eucaryotes, les fourches
de réplication se déplacent 10X plus lentement que chez les procaryotes
L’élongation
ADN polymérase lie des nouveaux nucléotides
seulement à l’extrémité 3’ (-OH). Donc, l’élongation se
passe dans la direction 5’ à 3’
L’amorce est utilisé point de départ à l’ancrage. Cette
séquence est synthétisé par primase.
Sur le brin complémentaire, l’élongation doit aussi se
passer dans la direction 5’ à 3’ mais pas en brin
continu…l’ADN polymérase forme des fragments
d’Okazaki.
Suite…
Le brin principal (avancé): répliqué dans le sens 5’-3’ sans interruption
Le brin secondaire (retardé): l’ADN polymérase ajoute des nucléotide à l’extrémité 3’, ADN ligase colle les brins ensemble (catalyse la formation de liaisons phosphates entre les nucléotides)
Revue: élongation fig. 7.26
L’achèvement
À la fin de l’élongation deux nouvelles molécules filles sont (presque) terminées. Elles s’enroulent automatiquement dans leur structure hélicoïdale.
MAIS il y a un problème à chaque extrémité du chromosome linéaire!
Et là! Le secret de la vie éternelle?
Le problème: L’ADN polymérase coupe une amorce d’ARN d’un fragment d’Okazaki, l’espace est comblé par les nouveaux nucléotides ajoutés à l’extrémité 3’ mais l’extrémité 5’ demeure un brin simple.
La cellule n’a pas d’enzymes capables de travailler dans le sens 3’-5’!
Les nucléotides du brin simple se détachent: le résultat est des molécules d’ADN filles plus courtes que la molécule d’ADN mère.
(fig. 7.27)
La vie nous étonne encore!
Les télomères: sont les séquences de
nucléotides retrouvés à l’extrémité des
chromosomes linéaires.
La télomérase est une enzyme qui
prolonge les télomères.
Les répétions des télomères et le cancer.
L’érosion des télomères entraîne la mort
de la cellule (sénescence).
L’activité du gène qui code la télomérase
est directement liée à la longévité de la vie
et le cancer.
Les cellules cancéreuses qui évite le
mécanisme naturel de l’apoptose
démontre une activité acrue de la
télomérase.
Suite…
http://www.nature.com/nrd/journal/v5/n7/box/nrd2081_BX1.html
La vérification et la correction
La réplication de l’ADN semble ordonné mais en réalité elle est chaotique, donc il est nécessaire d’avoir un mécanisme de correction en place.
Le taux d’erreur: une erreur tous les 10 000 à 100 000 nucléotides.
L’ensemble des enzymes qui participent à la réplication de l’ADN est connu sous le nom de machine à répliquer
La fidélité finale de la réplication est de
1/10 000 000.
Les télomères et la télomérase
La découverte et
leur fonction de
protection
chromosomique: Herman Muller et
Barbara McClintock
proposent les
caractéristiques de
manière indépendante
en 1930
Les chromosomes humains
comportent des milles de
répétition d’une séquence de 6
nucléotides aux extrémités
<<TTAGGG>>
Muller, 1930
Étudiant de Thomas Hunt Morgan
Induit des mutations aléatoires dans les
chromosomes de la mouche du vinaigre
(Drosophilia) et remarque que les
extrémités chromosomiques semble
résister aux rayons-X.
Il propose que les extrémités doivent
comporter des gènes de <<protection>>
Il a été accordé le prix Nobel en 1946 pour
la génération de mutations par l'irradiation
aux rayons-X
Il n’avait pas tout à fait raison…
McClintock, 1941
Modèle: maïs
Étudie le conséquences des
ruptures chromosomiques en
produisant des chromosome de
maïs dicentriques qui se
divisent lors de la mitose.
Elle remarque que les
extrémités (télomères) sont
instables (fragiles) une fois
brisés et ont tendance à se lier
à n’importe quelle autre
séquence simple à proximité.
Suite…McClintock
En répétant son protocole avec divers types de cellules chez le même
organisme modèle, les cellules embryonnaire donnaient des
résultats intéressants. Une fois l’extrémité chromosomique a subit une
rupture, un mécanisme semble <<réparer>> la séquence. Aujourd’hui
les scientifiques attribuent cette réparation à <<télomérase>>, une
enzyme active chez les cellules souches, les cellules embryonnaires
et certaines cellules somatiques.
Mise en application
Le traitement du cancer à l’aide de la
composition de l’ADN riche en guanine.
Information:
les oncogènes et les télomères sont riches en guanine.
Ces sections d’ADN (et d’ARN) peuvent prendre un structure
secondaire nommé G-quadruplex
Les traitements contre le cancer implique le développement
de drogue qui peuvent ciblé et se lié au G-quadruplex
La liaison peut empêcher l’élongation des télomères ou
inciter l’apoptose des cellules cancéreuses
Düchler, 2012.
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22424091)
Ressources supplémentaires
http://www.nature.com/scitable/topicpage/t
elomeres-of-human-chromosomes-21041
http://mon.ftp.a.moi.chez-
alice.fr/Ecole/DEUG_SV2/Moleculaire/Mol
ecul2.pdf
http://www.biofondations.gc.ca/francais/Vi
ew.asp?x=738
Trop pertinent au cours de
Biologie 12 pré-u!!!
Nous allons visionner la version française
ensemble en classe (la qualité de l’image
laisse un peu à désirer) mais la version
anglaise sur Netfilx est disponible en HD.
