Cours #1 - Dogme Central

Comment l’expérience de Griffith–Avery a-t-elle montré que l’ADN est le « principe transformant » ?

Des bactéries non virulentes deviennent virulentes en présence du principe transformant. La transformation persiste après traitement avec protéase ou RNase, mais disparaît après traitement avec DNase → le principe transformant est donc l’ADN.

Comment l’expérience de Hershey–Chase appuie-t-elle l’idée que l’ADN est le matériel génétique ?

Les phages avaient leur ADN marqué au ³²P et leurs protéines au ³⁵S. Après infection, agitation et centrifugation, le ³²P se retrouve surtout dans le culot bactérien (~70 %), tandis que le ³⁵S reste surtout à l’extérieur (~20 % dans le culot, notamment parce que certains phages ne sont pas complètement détachés). → C’est principalement l’ADN qui entre dans les bactéries.

Quelles bases azotées sont des purines et lesquelles sont des pyrimidines ?

• Purines (2 cycles) : Adénine (A) et Guanine (G)

• Pyrimidines (1 cycle) : Cytosine (C), Thymine (T) et Uracile (U)

Comment les purines et pyrimidines s’apparient-elles dans l’ADN ? Nombre de liaisions hydrogènes?

Une purine s’apparie toujours avec une pyrimidine :

• A–T → 2 liaisons hydrogène

• G–C → 3 liaisons hydrogène

Sais-tu dessiner les appariemments Watson-Crick?

Quelles sont les principales caractéristiques structurales de la double hélice d’ADN ?

L’ADN est formé de 2 brins complémentaires et antiparallèles (5′→3′ et 3′→5′) formant une hélice droite. Les bases sont à l’intérieur et le squelette sucre-phosphate chargé négativement est à l’extérieur.

• Diamètre : 2 nm

• Distance entre deux paires de bases : 0,34 nm

• ≈ 10 paires de bases/tour

• Un tour : 3,4 nm

• Stabilisation : liaisons H + interactions hydrophobes + forces de van der Waals

Qu’est-ce qu’une liaison phosphodiester et quelle charge confère-t-elle à l’ADN ? Parle des pKa, des molécules qui peuvent neutraliser les charges.

La liaison phosphodiester relie les nucléotides d’un même brin via le squelette sucre-phosphate. Les phosphates ont un pKa ≈ 1–2 et sont donc chargés négativement à pH physiologique (~7). Ces charges peuvent être neutralisées par des ions positifs comme Mg²⁺, des polyamines et des histones.

Pourquoi les bases sont-elles au centre de la double hélice et le squelette sucre-phosphate à l’extérieur ?

En milieu aqueux, le squelette sucre-phosphate est hydrophile et interagit favorablement avec l’eau, tandis que les bases sont relativement hydrophobes et s’empilent à l’intérieur. → L’effet hydrophobe et les interactions avec l’eau contribuent fortement à la structure et à la stabilité de l’ADN.

Pourquoi les interactions de van der Waals entre les bases stabilisent-elles fortement la double hélice d’ADN ?

Les bases sont planes, empilées et très proches, ce qui maximise leur surface de contact. Leurs systèmes d’électrons π conjugués sont polarisables, favorisant les interactions de van der Waals entre bases adjacentes.

De quoi dépend la force des interactions de van der Waals entre les bases de l’ADN ?

Elles dépendent fortement de la distance (≈ 1/r⁶). L’empilement des bases les rapproche au maximum sur une grande surface → nombreuses interactions faibles qui, ensemble, stabilisent fortement la double hélice.

Quelle est l’interprétation classique du dogme central de la biologie moléculaire ?

• L’information génétique est contenue dans la séquence de nucléotides de l’ADN.

• Cette information dirige la synthèse des protéines.

• La séquence de l’ADN détermine la séquence d’acides aminés de la protéine via le code génétique.

• Les protéines :

  • forment des structures cellulaires;

  • catalysent des réactions;

  • contribuent ainsi aux traits/phénotypes.

Schéma simplifié : ADN → ARN → Protéine → Phénotype

Le code génétique est-il universel? (Ex. : UAG = Tyr toujours) ?

Non

Pourquoi l’épissage alternatif explique-t-il qu’il n’y ait pas une relation « 1 gène = 1 protéine » ?

• Un même pré-ARNm contient plusieurs exons.

• Lors de l’épissage alternatif, différentes combinaisons d’exons peuvent être conservées.

• Cela produit plusieurs ARNm matures (isoformes) à partir d’un même gène.

• Ces ARNm peuvent coder différentes protéines.

• ➜ 1 gène peut donc produire plusieurs protéines.

Comment l’épissage alternatif remet-il en question une interprétation trop simple du dogme central ?

• L’épissage est réalisé par le spliceosome, composé notamment de nombreuses protéines.

• Ces protéines :

  • reconnaissent les sites d’épissage de l’ARN;

  • déterminent quels fragments sont retirés ou conservés;

  • permettent de produire différents ARNm à partir d’un même pré-ARNm.

• → Les protéines participent donc au traitement de l’information contenue dans les acides nucléiques.

• → Le flux ADN → ARN → protéine est donc plus complexe qu'une simple transmission linéaire.