Acides nucléiques: réplication CHMI 2227F Biochimie I Acides nucléiques: réplication CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN Le cycle cellulaire définie une série d’étapes menant à la division cellulaire: Phase S: réplication de l’ADN Phase M: mitose Phases « gap » (G1 et G2): préparation en vue des phases S ou M; Nucleus DNA CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN Pendant la réplication de l’ADN, une molécule d’ADN est copiée en deux molécules filles, et ce suivant les règles établies par Watson et Crick: Complémentarité des deux brins (pairage des bases) Antiparallélisme (i.e. les deux brins courent en direction 5’3’ opposées); 5’AGCTAGCTGATATCGCGATCG3’ 3’TGCATCGACTATAGCGCTAGC5’ CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN Questions à répondre: 1) Conservation des brins parentaux? 2) Direction de la synthèse? 3) Nature de la machinerie de synthèse? 4) Activité d’édition? CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 1) Conservation des brins parentaux Semi-conservatif Conservatif Dispersif Non-conservatif En théorie, la réplication de l’ADN peut se produire selon différents mécanismes, tout dépendant de la distribution des brins parentaux parmi les brins filles; CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 1) L’expérience de Meselson et Stahl PNAS 1958;44;671-682 CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 2) Directionalité de la réplication Fourches de réplication Des études de microscopie électronique ont révélé que la réplication de l’ADN bactérien survient de manière bidirectionnelle: Les deux brins sont dupliqués en même temps; Le site où a lieu la réplication est appelé la fourche de réplication; Les brins parentaux sont dénaturés à la fourche de réplication; La réplication débute à un point spécifique du génome bactérien: l’origine de réplication; CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN La fourche de réplication 3’ Fourche de réplication 5’ 3’ Direction de la fourche de réplication CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN Les molécules d’ADN peuvent posséder plusieurs fourches de réplication CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 2) Directionalité de la réplication Mais: comment se fait la réplication par rapport à la polarité des brins d’ADN? EN d’autres mots, est-ce que la réplication de l’ADN se fait:: De l’extrémité 5’ vers l’extrémité 3’, OU De l’extrémité 3’ vers l’extrémité 5’, OU Est-ce que ça fait une différence??? 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 2) Directionalité de la réplication Chez tous les organismes vivants, la réplication de l’ADN se fait toujours dans la direction 5’3’: Le brin fille est allongé par l’addition de nouveaux nucléotides à son bout 3’; CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 2) Directionalité : Fragments d’Okazaki CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN La fourche de réplication CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 3) Nature de la machinerie de réplication Matériel nécessaire pour la réplication de l’ADN: Gabarit d’ADN (i.e. la molécule parentale d’ADN); Tous les 4 deoxynucléotides triphosphate (dNTPs: dATP, dGTP, dCTP, dTTP); ADN polymérase (an enzyme) Une amorce d’ADN ou d’ARN pour initier la réplication; CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 3) ADN polymérase CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 3) ADN polymérase Le rôle de l’ADN polymérase est seulement de catalyser la formation du lien phosphodiester. L’ADN pol n’a rien à voir avec le pairage des bases (enfin…presque); Processivité: nombre de liens phosphodiesters pouvant être synthétisés par la polymérase avec qu’elle ne se détache de la molécule d’ADN. CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 3) ADN polymérase CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 3) ADN polymérase III de E. coli CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 3) ADN polymérase III de E. coli (Clamp loader) (ADN polymérase) CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 3) ADN polymérase III de E. coli http://oregonstate.edu/instruction/bb492/figletters/FigG1.html CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 3) ADN polymérase III de E. coli Sliding clamp Place ADN Ici!! Direction de la réplication CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 3) Primase L’ADN polymérase III ne peut fonctionner que si une extrémité 3’OH est disponible pour catalyser la formation d’un lien phosphodiester; En d’autres mots: avant que l’ADN pol ne puisse agir, la synthèse de l’ADN doit déjà être débutée…QUOI??? Ce bout 3’OH est fourni par une enzyme appelée ADN primase. L’ADN primase synthétise une courte (10 nt) amorce d’ARN complémentaire au gabarit d’ADN; L’ADN pol I replacera plus tard cette amorce d’ARN par de l’ADN; CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN Initiation de la synthèse de l’ADN CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN Synthèse du brin meneur http://oregonstate.edu/instruction/bb492/figletters/FigH4.html Déroule l’ADN CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN Synthèse du brin retardataire Se fait comme pour la synthèse du brin meneur, exception faite qu’une ADN primase synthétise régulièrement une amorce d’ARN; CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN Brin retardataire CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN - ADN ligase Lien phosphodiester manquant CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 4) Édition CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Réplication de l’ADN 4) Édition CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Séquençage de l’ADN CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

PCR CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

PCR CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

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