Les systèmes de réparation secondaires

Décrire le système de réparation BER

= Base Excision Repair

Détecte et répare des modifications chimiques des bases trop petites pour induire des distorsions de l’ADN (oxydation, alkylation, déamination de bases) en sachant que la détection se fait par un ensemble de protéines spécialisés. Elimination des bases autours de la lésion par des endonucléases puis réparation “short patch” (ADN pol β + XRCC1) ou “long patch” (exonucléases + ADN pol δ +PCNA + FEN1 endonucléase) environ 2-15 nucléotides

Quels sont les complexes de détection et excision?

• SC → search complex

• IC → interrogation complex

• EC → excision complex

Quels sont les maladies génétiques associées au système BER?

• MBD4 → taux de mutation ++

• OOG1 → cancer du poumon

• Pol β, XRCC1, Lig I → létale au stade embryonnaire

Dans quel cas on a activation du système de réparation NER?

= Nucleotide Excision Repair

Reconnaissance des lesions qui deforment la structure de l’ADN avec fixation de grands groupements ou de proteines sur les bases

Décrire les étapes d’activation du système de réparation NER

1. XP-C/HR23B reconnaît le dimère de pyrimidine et recrute XP-A

2. XP-A se lie au dimère de pyrimidine et aide à recruter d’autres

   protéines par ex TFIIH

3. XP-B et XP-D sont des hélicases qui séparent et déroulent l’ADN et RPA garde les brins séparés

4. XP-G et XP-F/ERCC1 sont des endonucléases qui coupent le brin

   d’ADN de part et d’autre de la lésion

5. Le fragment d’ADN est enlevé et la brèche est remplie par l’ADN Polymérase d ou e puis par une ADN ligase

Quels sont les pathologies associés à des mutations du système NER?

• Xeroderma Pigmentosum: Gènes mutés XPA à XPG

• Cockayne: Gènes mutés CSA, XPB, XPD, XPG (sous-groupe)

• Trichodystrophie: Gènes mutés TTD-A, XPB-TTD, XPB-TTD

Décrire les étapes du système de réparation couplée à la transcription (TCR)

1. Arrêt de la transcription en présence d’un blocage

2. L’ARN polymérase II bloquée va alors recruté la protéine CSB

   (Cockayne Syndrone B) puis CSA

3. Formation d’un complexe de réparation qui implique des protéines du système NER (complexe TFIIH → permet d’ouvrir l’ARN polymérase II qui recule le long de l’ADN)

4. L’ADN est ouvert sur environ 30 nucléotides par TFIIH et RPA. Clivage par XPG et XPF-ERCC1. La réparation se fait comme pour le système NER (ADN polymérase d et ligase)

Comment peut on détecter des mésappariement des bases?

Sélection géométrique au sein du site actif de la polymérase détecter if bon appariement ou pas (distorsion)

Donner un exemple de mésappariement du à la déamination des bases

Cytosine → uracile (U se comporte comme un T donne ADN pol met un A en face du C)

Quels sont les caractéristiques du système de correction MMR?

Très conservé et corrige les erreurs de l’ADN pol en phase S → augmente fidélité réplication de 100 fois (détecte les mésappariement et les insertions/déletions de bases et un défaut de MMR responsable de plusieurs cancers)

Quels sont les étapes d’activité du système MMR?

1. recrutement de facteurs qui reconnaissent le mésappariement (soit par complexe mutS lié à PCNA pendant la synthèse ou par mutS pré-positionné sur les nucléosomes)

2. recherche d’un signal discriminant le brin néosynthétisé (grace à des amorces ARN et coupures → reconnaissance par mutL)

3. coupure par mutL (activité endonuclease) et dégradation (par Exo1) de la portion d’ADN contenant la mauvaise base avec RPA qui protège ADN

4. resynthèse de la portion d’ADN excisé par l’ADN pol δ recrutée par PCNA et RFC + ligation

Quels protéines forment les complexes mutS et mutL?

• mutS → MSH2+MSH6

• mutL → MLH1+PMS1

Où retrouve-t-on majoritairement MutS?

Sur les nucléosomes des gênés fortement transcrit qui Sint méthylés (réparation sur les exons répliqués et transcrits)

Quel est le rôle du système RER?

Eliminer les ribonucléotides incorporés durant la phase S en sachant que la cellule contient 1000x plus de NTP que de dNTP, sinon qu’on a élimination incomplète des amorces ARN des fragments d’Okasaki

La présence de ribonucléotides et de brèches générées par la RNAse H2 aide le système MMR à discriminer le brin néosynthétisé du brin matrice

Comment on a réparation grâce au système RER?

1. Coupure en 5’ du ribonucléotide par la Rnase H2 (car on travaille sur une sul brin)

2. Synthèse d’ADN au niveau de la brèche avec déplacement de brin par les ADN polymérases δ ou ε associés à PCNA

3. Elimination de la languette avec le ribonucléotide par l’endonucléase FEN1 ou l’exonucléase exo1

4. Fermeture de la brèche par l’ADN ligase

Quand intervient la Rnase H2? Où elle se fixe?

La Rnase H2 intervient surtout en fin de phase S et en G2 et se fixe sur les région d’ADN pauvres en nucléosome, mais peut aussi être recrutée lors de l’arrêt de la transcription

Quel est le principe du système SOS/translésion durant la réplication?

Lorsque les autres systèmes de correction n’ont pas fonctionné et qu’une lésion est détectée durant la réplication, des systèmes secondaires sont activés: SOS (Bactérie) ou de translésion (TLS chez eucaryotes) avec des polymerases tres peu fiables et chance ou pas pour bon nucleotide ou pas → reparation par la suite par d’autres mécanismes

Quel est le rôle de PCNA dans la translésion?

Conformation en cercle pour permettre passage dans l’ADN → changement activité en fonction de if ubiquitine ou pas → recrutement enzymes  ≠ ou induction mécanisme de recombinaison

Quels types de polymerases peut-on trouver?

• High fidelity DNA pol → utilisé dans la replication normale

• Specialized DNA pol → translésion = avec orme  ≠ pour pouvoir accomoder ADN déformé

  • pol H → réplication à travers les dimères de Thymidine

  • pol K → réplication à travers les adduits (benzo-pyrènes)

Les polymérases de translésion ont un taux d’erreurs élevé et une faible processivité (= capacité à rester accrochés au substrat)

Comment on a recrutement des ADN pol spécialisées?

La machinerie de réplication (haute fidélité) s’arrête devant une lésion (protéine REV1L va bloquer la polymérisation). Elle se décale et permet aux protéinex PCNA et REV1L de recruter une polymérase spécialisée (PolH, polI...) qui va polymériser sur quelque centaine de bases (sans contrôle d’erreur) avant de se dissocier et laisser la place à la machinerie de réplication qui se remet en place

Comment on a réparation des lésions simple brin par recombinaison?

1. L’ADN polymérase III va arrêter la synthèse d’ADN au niveau d’une lésion et recommencer la réplication en laissant un trou

2. Un fragment d’ADN de l’autre branche de la fourche est recombiné avec le brin néosynthétisé pour boucher le trou

3. Une endonucléase va éliminé la lésion sur le brin matrice (système NER ou BER)

4. Réparation des trous par l’ADN polymérase I puis par la ligase
   

Comment on a réparation des pontages inter-brins

Deux grands mécanismes:

• Hors phase S ou G2: utilisant les mécanismes MMR, TLS et NER sous contrôle du complexe de protéines FAN

• Durant la phase S et G2 utilisant la recombinaison homologue en plus de TLS et NER sous contrôle du complexe de protéines FAN