Plan du cours : deuxième partie
D : Réplication de l’ADN
Définitions élémentaires
Mécanismes de la réplication chez EColi
Mécanisme de la réplication chez les eucaryotes Mécanismes de la réparation
E: La Transcription
Les prokaryotes Les eucaryotes
F: La Traduction
Le Code génétique L’initiation
L’élongation La terminaison
G : De l ’ADN aux protéines
Comment cela a-t-il commencé ? !!
/
??La réplication de l'ADN chez E.coli
● Définitions élémentaires
● Mécanismes de la réplication Origine de réplication
Initiation de la réplication
Déplacement de la fourche de réplication Fragments d'Okazaki
● Généralités
Généralités sur la réplication Généralités sur la réplication
La réplication est semiconservative La réplication est bidirectionnelle
Les brins neo synthétisés ont une origine commune
Trois propriétés sont communes
à tout système de réplication
Réplication de la double hélice d
Réplication de la double hélice d ’ADN ’ADN
En séparant les brins de l'ADN, il est possible de copier chaque brin.
A partir de la structure Watson- Crick du DNA on peut construire
plusieurs modèle de réplication
un modèle conservatif
ousemi conservatif.
Après une division Chaînes parentales
Après 2 divisions
Modèles possibles de réplication
Modèles possibles de réplication
Expérience de
Expérience de Meselson Meselson et Stahl et Stahl
La première évidence expérimentale d'une réplication semi-conservative
On cultive des bactéries E.coli dans un milieu contenant un isotope
lourd de l'Azote 15
N
Quand tout l'ADN est marqué, on transfert
les cellules dans un milieu de culture avec de l'azote normal léger
14
N
On prélève ensuite à des temps variables un échantillon de la culture et on analyse l'ADN sur un gradient de densité de ClCs
La réplication est semi
La réplication est semi - - conservative conservative
La densité de 15N est supérieure à la densité de 14N.
Si la réplication était conservative, on observerait après une division deux bandes: une lourde et une légère. En réalité on observe un seule bande de densité intermédiaire. La réplication est
semi-conservative.
Modèles possibles de réplication Modèles possibles de réplication
Unidirectionnelle ou Bidirectionnelle
Unidirectionnelle ou Bidirectionnelle
La réplication est bidirectionnelle La réplication est bidirectionnelle
La microscopie électronique nous montre que la progression de la réplication est bidirectionnelle ce qui est confirmé par une expérience de marquage à la
thymidine tritiée.
Mode d'action des DNA polymérases
La réplication de l'ADN est catalysée par une DNA polymérase DNA dépendante
La réplication nécessite un modèle l'ADN matrice et une petite séquence oligonucléotidique, l'amorce ou primer.
Les substrats de la DNA polymérase sont les 4 désoxynucléotides triphosphate:
dATP, dGTP, dCTP et dTTP
DNA polymérase DNA dépendante DNA polymérase DNA dépendante
Cette enzyme recopie de l’ADN en ADN.
Elle nécessite une amorce d’acide nucléique.
Amorce avec une extrémité 3’-OH libre La réaction catalysée est:
(dXMP)n + dXTP Æ (dNMP)n+1 + PPi La nouvelle chaîne est synthétisée dans
le sens 5’ Æ 3’
Règle de complémentarité et de polarité inverse
L' ADN POLYMÉRASE L' ADN POLYMÉRASE
- - Un brin d'ADN matrice Un brin d'ADN matrice
- - Une amorce Une amorce oligonucléotidique oligonucléotidique
- - Une synthèse du brin nouveau 5' Une synthèse du brin nouveau 5' Î Î 3' 3' 3'(OH)
3'(OH) 5' 5'
5' 5' 3' 3'
Thy
Gua
Cyt
La formation de la liaison ester entre le 3'OH du nucléotide n et le phosphate α du nucléotide n+1
entraîne l'élimination d'un pyrophosphate
La polymérase sélectionne la dATP car la thymine est complémentaire de la Guanine La polymérase sélectionne
la dATP car la thymine est complémentaire de la Guanine
L'origine de réplication L'origine de réplication
GATCTNTTTATTT CTAGANAAATAAA 5'
3'
GATCTNTTNATTT CTAGANAANTAAA
1 13 17 29
GATCTCTTATTAG CTAGAGAATAATC
32 44
TGTGGATAA ACACCTATT
58 66
TTATACACA AATATGTGA
166 174
TTATACACA AATATGTGA
201 209
TTATACACA AATATGTGA
240 248
3' 5'
La réplication commence dans une séquence nucléotidique située dans une région particulière nommée
l'origine de réplication
Chez E.coli, cette région
OriC
est une séquence d'environ250 pb.
Elle comporte 3 blocs de 13 pb et 4 blocs de 9 pb. Ces blocs sont des séquencesconsensus
.Complexe d'origine de réplication Complexe d'origine de réplication
Le génome d'E.coli est négativement
super enroulé
ou hélicase
Mode d'action de l'
Mode d'action de l' hélicase hélicase
On a pu reconstituer dans un tube à essai le système hélicase SSB protéine et ATP.
En présence de Single Strand Binding (SSB) protéine et d'ATP, l'hélicase purifiée peut dérouler un double brin d'ADN in vitro. Ce déroulement
s'effectue en direction de l'extrémité 3'
L'hélicase vient se clamper autour du simple brin d'ADN et déroule le double brin vers l'extrémité 3'.
En même temps, des protéines SSB se fixent sur le simple brin pour l'em- pécher de se réassocier.
Les protéines impliquées dans la réplication
DnaA : Protéine codée par le gène dnaA
Elle initie la réplication en se fixant sur les boites de 9 bp de la région ORI
DnaB : Protéine codée par le gène dnaB. Elle contient six sous unités.
Il s'agit d'une hélicase, protéine qui sépare le double brin d'ADN
DnaC : Protéine codée par le gène dnaC.
Son rôle est d'amener DnaB
SSB Protéine qui fixe les simples brins d'ADN pour les empècher de se réassocier
DNA polymérase III DNA polymérase qui assure la polymérisation des nouveaux brins d'ADN.
Primase Une RNA polymérase qui assure la synthèse des RNA primers
DNA polymérase I DNA polymérase qui enlève les amorces d'ARN et polymérise de l'ADN à leur place.
Ligase Lie entre eux les différents fragments d'ADN du brin suiveur
Evolution de la fourche de réplication Evolution de la fourche de réplication
Brin retardé Brin conducteur
Synthèse des primers ARN par la primase
La DNA polymérase III synthétise le nou- veau brin d'ADN sur les primers de RNA.
On observe les fragments d'Ogazaki
La DNA polymérase 1 dégrade l'ARN.et remplit les interstices
La ligase recolle les morceaux
Quelques acteurs de la réplication
La Ligase
Adénosine triphosphate Adénosine triphosphate
A
Liaison
phosphoanhydride
5’
5’
Noyau pyridine
