UE7 partie 2 : réplication de l’ADN + télomères + télomérase + ADN mitochondrial,

Qu'est-ce que la réplication de l'ADN ?

Le mécanisme permettant de copier l'ADN avant une division cellulaire afin que chaque cellule fille reçoive une copie du génome.

À quelle phase du cycle cellulaire a lieu la réplication de l'ADN ?

Pendant la phase S.

Combien de fois la réplication de l'ADN a-t-elle lieu par cycle cellulaire ?

Une seule fois, pendant la phase S.

Que devient la quantité d'ADN pendant la phase S ?

Elle double.

Combien de chromatides possède un chromosome en G1 ?

Une chromatide.

Combien de chromatides possède un chromosome en G2 ?

Deux chromatides.

Pourquoi la réplication est-elle indispensable avant la mitose ?

Pour permettre à chaque cellule fille de recevoir une copie identique de l'information génétique.

Quel est le caractère principal de la réplication de l'ADN ?

Elle est semi-conservative.

Que signifie « réplication semi-conservative » ?

Chaque nouvelle molécule d'ADN possède un brin parental et un brin nouvellement synthétisé.

Quelle expérience a démontré que la réplication est semi-conservative ?

L'expérience de Meselson et Stahl.

Quel isotope de l'azote a été utilisé dans l'expérience de Meselson et Stahl ?

Les isotopes 15N et 14N.

Qu'est-ce qu'une origine de réplication ?

Une région de l'ADN à partir de laquelle commence la réplication.

Pourquoi les origines de réplication sont-elles riches en A et T ?

Parce que les paires A-T sont liées par seulement deux liaisons hydrogène et sont donc plus faciles à séparer.

La réplication eucaryote commence-t-elle à une seule origine ?

Non, elle commence simultanément à de nombreuses origines de réplication.

Que signifie ORC dans le contexte de la réplication ?

Origine de Réplication selon le cours ; c'est aussi le sigle utilisé dans le cours pour désigner les régions où les protéines de réplication se fixent.

Qu'est-ce qu'un réplicon ?

Une unité élémentaire de réplication comprise entre deux fourches de réplication qui finissent par se rencontrer.

Qu'est-ce qu'une fourche de réplication ?

Une structure en forme de Y créée par l'ouverture de la double hélice d'ADN.

Combien de fourches de réplication sont associées à un réplicon ?

Deux, progressant en sens opposés.

La réplication est-elle bidirectionnelle ?

Oui, elle progresse dans deux directions opposées à partir d'une origine.

Toutes les origines de réplication sont-elles activées exactement en même temps ?

Non, la réplication est asynchrone : toutes les origines ne sont pas répliquées simultanément.

Combien de fourches de réplication peuvent progresser simultanément sur les chromosomes eucaryotes ?

Plusieurs dizaines de milliers.

Quelle est la différence entre la direction de la réplication et celle de la polymérisation ?

La réplication progresse bidirectionnellement, mais chaque nouveau brin est toujours synthétisé dans le sens 5'→3'.

Quelle est la première étape de l'initiation de la réplication en G1 ?

La décondensation de la chromatine, notamment grâce à l'acétylation des histones H3 et H4.

Pourquoi la chromatine doit-elle être décondensée pour la réplication ?

Pour rendre l'ADN accessible aux protéines et enzymes de réplication.

Que reconnaissent les protéines de réplication au début de la phase G1 ?

Les origines de réplication.

Qu'est-ce que le complexe ORC dans le mécanisme d'initiation ?

Un complexe protéique qui se fixe aux origines de réplication.

Quelles protéines s'associent à ORC en G1 selon le cours ?

CDT1 et CDC6.

Quel est le rôle du complexe de pré-réplication en G1 ?

Préparer l'origine de réplication avant l'entrée en phase S.

Que se fixe ensuite sur le complexe ORC en G1 ?

Le complexe MCM.

Que signifie MCM ?

Minichromosome Maintenance.

Quel est le rôle du complexe MCM ?

Il possède l'activité hélicase permettant l'ouverture de la double hélice d'ADN lors de la phase S.

Le complexe de pré-réplication est-il actif immédiatement en G1 ?

Non, il reste inactif jusqu'à l'entrée en phase S.

Que deviennent CDT1 et CDC6 au début de la phase S ?

CDT1 est dégradée et CDC6 est éliminée selon le cours.

Que fait le complexe MCM pendant la phase S ?

Il ouvre la double hélice d'ADN grâce à son activité hélicase.

Qu'est-ce qu'une hélicase ?

Une enzyme qui sépare les deux brins de l'ADN en rompant les interactions entre les bases complémentaires.

Pourquoi faut-il stabiliser les brins d'ADN après leur séparation ?

Pour éviter qu'ils ne se réassocient immédiatement.

Quelles protéines stabilisent les brins d'ADN simple brin ?

Les protéines RPA et/ou SSB.

Que signifie SSB ?

Single-Strand Binding proteins, protéines se liant à l'ADN simple brin.

Quel est le rôle de RPA ?

Stabiliser les régions d'ADN simple brin pendant la réplication.

Qu'est-ce que PCNA ?

Une « pince coulissante » qui permet notamment à l'ADN polymérase de rester attachée à l'ADN et augmente sa processivité.

Quel est le rôle de RFC ?

Charger PCNA sur l'ADN.

Quel problème mécanique est provoqué par l'ouverture de l'ADN par l'hélicase ?

La formation de superenroulements en amont de la fourche.

Quelle enzyme permet de réduire les superenroulements de l'ADN ?

La topoisomérase.

Que fait une topoisomérase de type I ?

Elle coupe temporairement un seul brin d'ADN.

Que fait une topoisomérase de type II ?

Elle coupe temporairement les deux brins d'ADN.

Quelles sont les trois grandes étapes d'action d'une topoisomérase présentées dans le cours ?

Coupure de l'ADN, passage à travers le site coupé, puis ligature pour refermer l'ADN.

Quelle enzyme possède une activité primase au début de la réplication ?

L'ADN polymérase α.

Quelles sont les deux activités de l'ADN polymérase α ?

Une activité primase et une activité ADN polymérase.

Qu'est-ce qu'une primase ?

Une enzyme qui synthétise une amorce d'ARN nécessaire au démarrage de la synthèse d'ADN.

L'activité primase a-t-elle besoin d'une amorce préalable ?

Non.

De quoi est constituée l'amorce initiale fabriquée par l'ADN polymérase α ?

D'un court fragment d'ARN d'environ 10 à 20 nucléotides.

Pourquoi une amorce est-elle nécessaire à l'ADN polymérase ?

Parce que l'ADN polymérase ne peut pas commencer une chaîne à partir de rien et nécessite une extrémité 3'-OH libre.

La polymérisation de l'ADN se fait dans quel sens ?

Dans le sens 5'→3'.

Dans quel sens l'ADN polymérase lit-elle le brin matrice ?

Dans le sens 3'→5'.

Pourquoi les deux brins nouvellement synthétisés sont-ils antiparallèles ?

Parce que chaque brin d'ADN parental possède une orientation opposée et que la synthèse se fait toujours 5'→3'.

L'ADN polymérase α reste-t-elle responsable de toute la réplication du génome ?

Non, elle initie la synthèse puis est remplacée par les polymérases ε et δ, plus processives.

Que signifie la processivité d'une ADN polymérase ?

Sa capacité à rester associée à l'ADN et à ajouter de nombreux nucléotides successivement.

Quelle polymérase synthétise principalement le brin direct selon le cours ?

L'ADN polymérase ε.

Quelle polymérase synthétise principalement le brin retardé selon le cours ?

L'ADN polymérase δ.

Qu'est-ce que le brin direct ?

Le brin synthétisé de manière continue dans le même sens que la progression de la fourche.

Quels sont les synonymes du brin direct donnés dans le cours ?

Continu, leader, précoce, direct et principal.

Quelle orientation possède le brin matrice correspondant au brin direct ?

Le brin matrice est orienté 3'→5'.

Pourquoi le brin direct peut-il être synthétisé continuellement ?

Parce que sa matrice est orientée 3'→5' dans le sens de progression de la fourche, ce qui permet une synthèse 5'→3' continue.

Qu'est-ce que le brin retardé ?

Le brin synthétisé de manière discontinue à mesure que la fourche progresse.

Quels sont les synonymes du brin retardé donnés dans le cours ?

Discontinu, tardif, retardé, indirect et secondaire.

Quelle orientation possède le brin matrice du brin retardé ?

Le brin matrice est orienté 5'→3'.

Pourquoi le brin retardé est-il synthétisé de manière discontinue ?

Parce que l'ADN polymérase ne peut synthétiser que dans le sens 5'→3', alors que la matrice est orientée dans le sens opposé à la progression de la fourche.

Que sont les fragments d'Okazaki ?

De courts fragments d'ADN synthétisés de manière discontinue sur le brin retardé.

Quelle est la taille des fragments d'Okazaki chez les eucaryotes selon le cours ?

Environ 100 à 200 nucléotides.

Dans quelle direction se déplacent les fragments d'Okazaki par rapport à la fourche ?

Le fragment le plus ancien s'éloigne progressivement de la fourche.

Pourquoi faut-il plusieurs amorces sur le brin retardé ?

Parce que chaque fragment d'Okazaki doit être initié par une amorce.

Que devient l'amorce d'ARN après la synthèse d'un fragment d'Okazaki ?

Elle est détruite puis la brèche est comblée par de l'ADN.

Quelle polymérase complète les brèches entre les fragments d'Okazaki selon le cours ?

L'ADN polymérase δ.

Quelle enzyme relie les fragments d'Okazaki ?

L'ADN ligase.

Quel type de liaison la ligase permet-elle de former entre les fragments d'Okazaki ?

Une liaison phosphodiester entre le phosphate 5' et le OH 3'.

Pourquoi l'ADN polymérase utilise-t-elle des dNTP ?

Les dNTP fournissent à la fois les nucléotides nécessaires et l'énergie permettant leur incorporation.

Que signifie dNTP ?

Désoxyribonucléotide triphosphate.

Comment un nouveau nucléotide est-il ajouté à un brin d'ADN ?

Le groupement 3'-OH du dernier nucléotide attaque le phosphate du dNTP entrant.

Quelle liaison se forme lors de l'incorporation d'un nucléotide ?

Une liaison phosphodiester.

Quel produit est libéré lors de l'incorporation d'un dNTP ?

Un pyrophosphate.

D'où provient l'énergie nécessaire à la polymérisation de l'ADN ?

De la rupture des liaisons phosphoanhydrides du dNTP entrant.

Qu'est-ce que le proofreading ?

La relecture effectuée par certaines ADN polymérases pour corriger les nucléotides mal incorporés.

Quelle activité enzymatique permet le proofreading ?

Une activité exonucléasique 3'→5'.

Dans quel sens l'activité de proofreading fonctionne-t-elle par rapport à la polymérisation ?

Dans le sens inverse de la polymérisation.

Pourquoi l'activité 3'→5' est-elle nécessaire au proofreading ?

Elle permet de retirer le dernier nucléotide incorrectement incorporé à l'extrémité 3' du brin naissant.

Quel est le rôle du proofreading ?

Augmenter considérablement la fidélité de la réplication.

Quelle proportion des mésappariements est corrigée en phase S selon le cours ?

Environ 99 %.

Quelle ADN polymérase possède une activité exonucléase 3'→5' selon le tableau du cours ?

Les polymérases δ, ε et γ.

L'ADN polymérase α possède-t-elle une activité exonucléase selon le cours ?

Non.

L'ADN polymérase β possède-t-elle une activité exonucléase selon le cours ?

Non.

Quelle est la localisation de l'ADN polymérase γ ?

La mitochondrie.

Quelle est la fonction principale de l'ADN polymérase γ ?

La réplication de l'ADN mitochondrial.

Quelle est la fonction principale de l'ADN polymérase β ?

La réparation de l'ADN, notamment dans le BER.

Quelle est la fonction principale de l'ADN polymérase α ?

L'initiation de la réplication grâce à ses activités primase et polymérase.

Quelle est la fonction principale de l'ADN polymérase δ ?

La réplication du brin retardé et certaines réparations de l'ADN.

Quelle est la fonction principale de l'ADN polymérase ε ?

La réplication du brin direct et certaines réparations de l'ADN.

Quelle polymérase est associée à la réplication et à la réparation de l'ADN mitochondrial ?

L'ADN polymérase γ.

Quelle polymérase a une faible processivité selon le tableau du cours ?

Les polymérases α et β.

Quelles polymérases ont une forte processivité selon le cours ?

Les polymérases δ, ε et γ.

Quelle polymérase possède quatre sous-unités selon le cours ?

L'ADN polymérase α.