acides nucléiques

Monomères des AN

Nucléotide estérifiée de l’ose d’un nucléoside par un ou plusieurs acides phosphoriques

Bases pyrimidiques

Simple hétérocycle 6C et 2N en 1 et 3

Cytosine, thymine, uracile

Bases puriques

Double hétérocycle (cycle pyrimidique + cycle imidazole (5C et 2N en 7 et 9)

Aussi appelé imidazopyrimidine

Adénine et guanine

Bases modifiées : dans l’ADN

5-méthylcytosine (ds les îlots CpG des plantes et animaux)

Bases modifiées : ds l’ARN

Xanthine

Hypoxanthine

Dérivés naturels des bases

Dérivés methylés de la xanthine :

• alimentation, boissons (caféine → dérivé triméthylé)

• usages médicaux (theobromine → chocolat → antioxydant)

Utilité des analogues de bases synthétisées

Marquage expérimental (ex : 5-bromo-désoxyuridine)

Agents thérapeutiques → compétitions bases naturelles pr bloquer mitose ou la multiplication des bactéries (antitumoraux, antibiotiques, antiviraux ; AZT=azathymidine → virus du VIH)

Forme chimique

Double liaison → délocalisation des é π =

• stabilisée en config plane

• Deux formes cétone ← → énol (pH7 en faveur de cétone)

Spectre d’absorption

Hétérocycles → absorbent la lumière des UV ~260nm

(Détection des dosages en solution)

Désamination oxydatives physiologiques

Amine→cétone

Spontanées

Principalement bases pyrimidiques

• cytosine → uracile (problème pr l’ADN)

• 5-méthylcytosine → thymine

• Adénine → hypoxanthine

• Guanine → xanthine

Radiations sur les bases

Altération

Ultraviolets : ex dimères de thymine (pontage)

Rayons X/gamma : cassure cycles

Agents chimiques sur les bases

Réactions

Acide nitreux : désamination oxydative

Radicaux libres : dommages oxydatifs

Nucléoside

Base + pentose + liaison covalentes (N-osidique)

Pentose

Ribose dans ARN

2-désoxyribose dans ADN

Sous forme furanose (5C)

Série D

Conformation ß

Liaison avec pyrimidines

Entre C1 et N1

Liaison avec purines

Entre C1 et N9

Numérotation et nomenclature

Bases : 1,2,3…

Oses : 1’,2’,3’…

Suffixe « idine » pour pyrimidiques

Suffixe « osine » pour puriques

Nucléotides

Esters-phosphates de nucléosides

Groupement phosphate porte des charges -

Liaison Ester

Pentose - premier grp phosphate

Liaison anhydride d’acide

Entre les grp phosphates

Nomenclature et rôle

Nom nucléoside + N + 5’ + mono/di/tri phosphate

NMP/NDP/NTP ou dNMP/dNDP/dNTP

Constituants des AN

Biosynthèse des AN (ATP/UTP…)

Donneur énergie, molécule signal, coenzymes

Acides nucléiques

Enchaînement de nucléosides reliés par phosphodiesters

Sucrés, phosphates = squelette désoxyribose phosphate

De 5 vers 3

Liaison phosphodiester

Condensation de 3’OH de l’ose avec 5’P du nucléotide

Présence du 2’OH du ribose → instabilité des liaisons dans l’ARN (+fragile que l’ADN)

Représentation schématisée

Structure spatiale de l’ADN

A-T (2liaisons H) d’un coté et C-G (3liaisons H) de l’autre

Par cristallographie → tridimensionnelle (double hélice avec paires de bases), chaînes antiparallèles

Structure de la double hélice

Orientation antiparallèles (5’→3’ et 3’→5’)

Bases à l’intérieur de l’hélice et ds un même plan

Hélice pas régulière → petits et grands sillons

Intérieur hydrophobe

Extérieur hydrophile et composé de phosphate ionisés

Les ≠ conformations

• B (+courante et stable) : enroulement droit, 10paires, pas de 3,4nm, 36°

• A : enroulement droit compacte (spores bactériennes et hybrides ARN/ADN)

• Z : hélice gauche étirée et en zigzag

Stabilité de l’ADN

Due aux liaisons hydrogène entre bases complémentaires et aux interactions hydrophobes et éléctrostatiques

Possibilité d’adopter différentes conformations

ADN = polyanion

Grps ionisables

PH physiologique → bases pas ionisées, aucune charge

Grp phospohodiester porte fonction acide → a pH physio = charge négative = nbr de nucléotides

Électrophorèse

Haut = grand

Bas = petit

Dénaturation ADN

Séparation en deux chaines ou brins

Température élevée = rupture liaison H entre paires de bases

Effet hyperchrome = augmentation de l’absorption à 260nm

Bicaternaire moins absorbant que monocaténaire

Renaturation

Refroidissement lent et progressif

Si rapide alors pas de reappariement total

→ utilisé dans les PCR, séquencage, hybridation moléculaire

Température de fusion

Via courbe de fusion → point d’inflexion (moitié des molécules dénaturées)

Tm dépend de la longueur des chaines et du pourcentage de paires C-G

~ 94°C pr l’humain

Tm des amorces (18-20 nucléotides) → cycles de dénaturation/renaturation des réactions PDR

ADN circulaire

Virus (longueur ADN = micrometre)

Plasmides (longueur ADN = micrometre)

Mitochondries (longueur ADN = micrometre)

Bactéries (1chromo chez E.coli, longueur ADN = milimetre)

ADN linéaire

Homme (3×10^9 paires de bases pr cellule haploïde, 23 chromo, longueur ADN = mètre)

Drosophile (4 chromo)

ADN eucaryote

46 chromo

~100 à 1000 mitochondires (1 à 2% de la masse totale d’ADN)

ARN viraux

Linéaires, simple brin

Réplication par l’ARN → coronavirus

Réplication par ADN apres rétrotranscription de l’ARN viral → enzyme transcriptase inverse, ARN en ADN (ex : VIH)

ARN eucaryote

Ribosomique (80%)

Transfert (15%)

Messager (<5%) → codent l’ensemble des protéines de la cellule

Autres ARN → IncRNA, snRNA, snoRNA, miRNA (1%)

Autres ARN

IncRNA → fonction un peu inconnue

SnRNA → maturation des ARNm et ARNr (petits ARN nucléaires)

SnoRNA → maturation des ARNr (petits ARN nocléolaires)

MiRNA → régulation et stabilité des ARNm et/ou activité de la synthèse protéique

Double hélice entre ARN ou ADN

Transitoire lors de la rep ou de la trans

Possibilité de boucles, tiges ou épingles à cheveux

Lorsque des bases peuvent s’apparier

Chez E.coli

ARNr → linéaire

ARNt → trèfle

Hydrolyse des AN

Hydrolyse des liaisons phosphodiester par des phosphodiestérases ou des nucléases

Désoxyribonucléases si ADN

Riboxynucléases si ARN

Endonucléases = interieure de la chaine

Exonucléase = extérieur, aux extrémités de la chaine