Modifications post
-.20 6
De nombreuses modifications chimiques se produisent après l'incorporation des acides aminés dans la structure primaire de la protéine (traduction) ; on les appelle modifications
post-traductionnelles.
- On distingue des modifications cotraductionnelles qui se produisent alors que la traduction se poursuit encore et que le peptide naissant est encore attaché au ribosome qui l'a construit, des modifications post-traductionnelles proprement dites qui ont lieu dans la cellule, dans les organites ou hors de la cellule.
- On appelle protéine mature la forme chimique définitive que la protéine montrera au moment où elle remplira sa fonction dans l'organisme.
Biosynthèse des macromolécules
-II Partie
La réplication
-7 Chapitre
: Réplication
-.1 7
- Au cours de la vie de la cellule (cycle cellulaire, d'une division mitotique à la suivante), l'ADN doit être dédoublé pour que chaque cellule fille reçoive un génome complet dans son noyau.
- Cette synthèse se produit à la phase S (au milieu du cycle cellulaire) grâce à l'activité de la DNA-polymérase-alpha.
- D'autres DNA-polymérases participent
à la réparation de l'ADN lésé ou à la
réplication de l'ADN mitochondrial.
Le cycle cellulaire
-.2 7
-La vie de la cellule se déroule
-entre deux mitoses. Chez les
Mammifères, cette période
dure en moyenne 30 heures
-bien qu'il y ait des cellules
-dont la vie soit très courte
-ou au contraire très longue.
Durant ces trente heures la
-cellule traverse quatre
-phases :
- la phase G1 où le génome étant diploïde, chaque gène est représenté en deux exemplaires. La chromatine est accessible aux RNA-polymérases qui transcrivent les gènes en messagers,
qui seront à leur tour traduits.
- vers la moitié du cycle commence la réplication de l'ADN : les DNA-polymérases vont mettre environ 8 heures (phase S) pour recopier en double l'ADN de chaque chromosome. Durant cette phase la transcription est inhibée.
- puis la cellule entre en phase G2 où chaque gène est représenté en quatre exemplaires. La chromatine est à nouveau accessible aux RNA-polymérases qui recommencent à transcrire.
- enfin survient la mitose, qui donne naissance à deux cellules filles. Chacune recevra une des copies identiques de l'ADN de chaque chromosome et chaque gène y sera représenté en deux exemplaires.
DNA polymérase
-.3 7
- Les DNA-polymérases sont des enzymes du noyau cellulaire qui agissent en phase S du cycle pour doubler systématiquement l'ensemble du génome diploïde.
- Elles utilisent des désoxyribonucléosides triphosphates
(dATP, dCTP, dGTP et dTTP) et des amorces de RNA synthétisées par une DNA primase
(RNA polymérase capable de synthétiser un court brin de RNA complémentaire d'un brin de DNA).
- Elles synthétisent l'ADN nouveau par fragments qui sont liés entre eux par une DNA-ligase.
- Elles ont aussi une activité exonucléasique, qui leur permet en particulier d'hydrolyser l'ARN des amorces.
Réplication -Les DNA-polymérases commencent
-leur synthèse en de nombreux points
d'initiation.
-La synthèse de DNA commence sur
-des amorces de RNA constituées par
la DNA-primase.
-La réplication se poursuit dans une
-direction : dans ce sens l'un des deux
brins de l'ADN (brin « avancé »)
-est parcouru par l'enzyme dans le
-Les DNA-ligases assurent ensuite
-la liaison entre les différents fragments
-de l'ADN nouveau.
-La synthèse de l'autre brin (brin « retardé ») est plus complexe parce que l'enzyme parcourt ce brin de 5‘◊◊◊◊3’.
-La DNA primase synthétise des amorces de quelques nucléotides en avant de la zone de
réplication, et la DNA polymérase construit à la suite de petits fragments d'ADN dans le sens 5‘◊◊◊◊3’.
-La DNA polymérase hydrolyse en avançant l'amorce de RNA du fragment précédent (activité exonucléasique).
-Les petits fragments seront ensuite reliés entre eux par la DNA-ligase.
DNA ligase
-.5 7
- Les DNA ligases sont des enzymes qui sont capables de reconstituer la liaison phosphodiester entre les Carbones 5' et 3' de deux nucléotides adjacents d'un brin de DNA si l'autre brin est intact.
réparation
-Certaines modifications chimiques des bases des nucléotides empêchent la formation des liaisons hydrogène entre les deux brins à leur endroit (mismatch).
-C'est le cas de liaisons covalentes qui sont formées par les rayons ultra-violets entre des pyrimidines contiguës : dimères de thymine. La DNA-polymérase est incapable de faire une réplication exacte en face d'une telle structure puisque la complémentarité des liaisons hydrogène n'existe plus.
-Des enzymes spécifiques interviennent dans ces situations pour détacher une courte séquence comprenant le dimère de thymine (excision), resynthétiser une séquence correcte en
complémentarité de l'autre brin (resynthèse) et relier cette séquence nouvelle à la suite du brin existant.
Les événements génétiques
- Au cours de l'évolution, la transmission dumessage génétique de cellule à cellule, d'individu à individu, d'espèce à espèce se fait avec des modifications ponctuelles de la structure primaire de l'ADN, qui sont transmises héréditairement si elles sont compatibles avec la reproduction.
- Ces modifications sont de trois sortes :
* substitution, c'est à dire remplacement d'un nucléotide par un
autre
* délétion, c'est à dire suppression d'un ou de plusieurs nucléotides
* insertion, c'est à dire addition d'un ou de plusieurs nucléotides.
Les substitutions de purine à purine ou de -pyrimidine à -pyrimidine (transitions) sont les
plus fréquentes :
* AG, CT, GA et T
C.
- Les autres substitutions sont des transversions :
* AC, AT, CA, CG, GC, GT, TA et TG
Les substitutions situées dans les exons -traduits (codons) d'un gène peuvent être muettes si le codon substitué est traduit par le même acide aminé (synonymes).
Elles entraînent une mutation lorsque la -traduction est différente (non synonymes).