Acides nucléiques: réplication

Présentation au sujet: "Acides nucléiques: réplication"— Transcription de la présentation:

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

2 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

3 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

4 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

5 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

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

7 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

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

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

10 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

11 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

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

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

14 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

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

16 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

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

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

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

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

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

22 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

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

24 Réplication de l’ADN Synthèse du brin meneur
Déroule l’ADN CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.

25 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

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

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

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

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

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

31 PCR CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.

32 PCR CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.

33 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.