Section 2.1, 2.2 et 2.3

Question 1

La chimie de la synthèse d’ADN

Quels sont les substrats essentiels afin de procéder à la synthèse de l’ADN?

Answer 1

1. Les 4 désoxynucléoside triphosphates : dGTP, dCTP, dATP, dTTP
2. Jonction primer:template : arrangement particulier d’ADN simple-brin et d’ADN double-brin.
   * Template étant l’ADN simple-brin qui dirige l’addition de chaque désoxynuclétoides complémentaires (donne seulement l’information nécessaire)
   * Primer étant complémentaire au template, et ayant un 3’-OH exposé qui s’allonge lors de l’addition du nucléotide.

Question 2

La chimie de la synthèse d’ADN

Comment la chaîne de l’ADN est-elle allongée (réaction permettant de former le lien phosphodiester du nouveau nucléotide)?

Answer 2

L’extrémité 3’-OH du primer est étendue pendant l’addition d’un nucléotide : le lien phosphodiester est formé par une attaque d’OH au groupe alpha-phosphoryl du nucléoside triphosphate (libération du pyrophosphate).

Question 3

La chimie de la synthèse d’ADN

Quel est le rôle du template lors de l’addition d’un nucléotide?

Answer 3

Le template sert à diriger quel nucléoside triphosphate est ajouté. Le nucléoside triphosphate qui se paire avec le template (qui est en sens inverse, et qui contient donc la base complémentaire) est favorisé lors de l’addition avec le primer.

Question 4

La chimie de la synthèse d’ADN

Quelle est la force permettant la polymérisation des nucléotides en ARN?

Answer 4

Couplage des réactions de l’extension de la chaine + l’hydrolyse rapide du pyrophosphate relâché par la pyrophosphatase

Avec ces deux réactions couplée, la réaction devient très favorable (delta G de -7 kcal/mol) est irréversible.

Question 5

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Par quelles enzymes est catalysée la synthèse d’ADN?

Answer 5

Par les ADN-polymérases

Question 6

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Vrai ou faux? Les ADN-polymérases peuvent catalyser 4 réactions dans leur site actif (contrairement à la plupart des enzymes qui ne peuvent en catalyser qu’une seule)

Answer 6

Vrai, les 4 réactions d’addition des nucléosides triphosphates.

Question 7

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Comment l’ADN polymérase fait-il pour effectuer le bon pairage entre les bases?

Answer 7

L’ADN polymérase regarde l’abilité du prochain nucléotide à former une paire A:T ou G:C (ne détecte donc pas le nucléotide exact qui entre dans son site actif)

Question 8

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Qu’arrive-t-il lorsque la base est incorrectement pairée par l’ADN polymérase?

Answer 8

La vitesse d’addition des nucléotides est grandement diminuée (environ 10 000x plus lente) à cause de l’alignement non favorable de ces substrats.

Il s’agit d’un example de “kinetic proofreading”, dans lequel l’enzyme permet d’accélèrer la vitesse de formation des liens seulement lorsque le bon substrat est présent.

Question 9

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Comment les ADN polymérases sont-ils en mesures de distinguer les ribonucléosides (rNTP) des désoxyribonucléosides triphosphates (dNTP)?

Answer 9

Par exclusion stérique des rNTP du site actif : les ADN polymérase ne sont pas en mesure d’accomoder un 2’-OH de nucléotide entrant, car l’espace est occupé par deux acides aminés de discrimination qui font contact avec le cycle du sucre présent

Question 10

Le mécanisme de l’ADN polymérase

À quoi ressemble la structure atomique des ADN polymerase?

Answer 10

À une main qui aggripe le primer.

Question 11

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Comment se nomment les trois domaines des ADN polymérase?

Answer 11

Suivant l’analogie de la main, il s’agit du pouce, des doigts et de la paume.

Question 12

Le mécanisme de l’ADN polymérase

De quoi est composé le domaine de la paume des ADN polymérases?

Answer 12

D’une feuille beta, et de deux ions (générallement Mg2+ ou Zn2+) qui permettent d’altérer l’environnement chimique autour des dNTP correctement pairés et l’extrémité 3’OH du primer.

Question 13

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Expliquez le mécanisme réactionnel des deux ions présent dans le domaine de la paume de ADN polymérases.

Answer 13

Le premier ion réduit l’affinité du 3’-OH pour son hydrogène. Cela génère un 3’-O- qui est primé pour l’Attaque nucléophile du alpha-phosphate du prochain NTP

Le deuxième ion coordine les charges négatives du beta-phosphate et du gamma-phosphate du dNTP et stabilise le pyrophosphate en rejoignant le primer et le nucléotide entrant.

Question 14

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Quel autre rôle que la catalyse du pairage joue le domaine de la paume des ADN polymérase?

Answer 14

Il observe le pairage des derniers nucléotides ajoutés à partir de liens hydrogènes (non spécifiques aux bases) avec les paires de bases du sillon mineur du nouvel ADN, qui se forment seulement si les deux nucléotides sont correctement pairés.

Si l’ADN est mal pairé, la catalyse est dramatiquement ralentie.

Question 15

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Quel rôle joue le domaine des doigts des ADN polymérases?

Answer 15

Il accélère la catalyse : des résidus se trouvent dans le domaine des doigts, et lorsqu’un dNTP entrant correspond au bon pairage, le domaine se déplace afin d’enfermer le dNTP et permet ainsi un contact avec les ions métalliques de la paume.

Question 16

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Que rôle joue le domaine du pouce?

Answer 16

N’agit pas sur la catalyse : ce domaine intéragit avec l’ADN synthétisé pour :
* Maintenir la bonne position du site actif et du primer
* Aider à maintenir une forte associaiton entre l’ADN polymérase et son substrat (qui contribue à l’abité de l’ADN polymérase d’ajouter des dNTP chaque fois qu’ils lie un primer:template.

Question 17

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Expliquez la série d’évènement complète menant à l’addition d’un nucléotide au primer.

Answer 17

1. Le nucléotide entrant se paire avec la prochaine base du template
2. Les doigts se referment autour du dNTP
3. Le dNTP est en contact avec les ions qui catalysent la formation du lien phosphodiester
4. Les doigts se réouvrent et la jonction primer:template se déplace d’une paire.
5. Le cycle recommence et est fortement stimulée par un paraige correct entre le dNTP et le template.

Question 18

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Combien de nucléotides sont ajoutés à un primer par seconde?

Answer 18

Environ 1000 nucléotides par secondes! (C’est rapide)

Question 19

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Pourquoi la synthèse de l’ADN est-elle si rapide?

Answer 19

À cause de la nature processive de l’ADN polymérase : charactérstique des enzymes qui opèrent sur des substrats polymériques.

Question 20

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Qu’est-ce que le degré de processivité d’un ADN polymérase?

Answer 20

Le nombre moyen de nucléotides ajoutés chaque fois que l’Enzyme lie une jonction primer:template (allant de quellques nucléotides à plus de 50 000 nucléotides)

Question 21

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Quelle est l’étape limitante du taux de synthèse d’ADN?

Answer 21

La liaison initiale de la polymérase à la jonction primer:template (1 seconde pour trouver et se lier, vs addition des nucléotides dans les millisecondes)

Question 22

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Comment la processivité de l’ADN est-elle facilitée?

Answer 22

Par glissement de l’ADN polymérase sur le template grâce à des force électrostatiques entre le squelette phosphate et le domaine du pouce, et des intéractions entre le sillon mineur et le domaine de la paume.

Question 23

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Vrai ou faux? Le système basé seulement sur la géometrie des paires de bases et leur complémentarité est suffisant pour avoir une synthèse d’ADN aussi précise.

Answer 23

Faux, il existe des ‘exonucléase de “proofreading”’ qui permettent d’améliorer la précision.

Question 24

Le mécanisme de l’ADN polymérase

Nommez un des problèmes qui pourrait arriver et nuire à la synthèse d’ADN (et justifie le système de proofreading).

Answer 24

Les bases changent parfois de conformation tautomérique (imino ou enol), ce qui crée des paires de bases incorrectes.

Question 25

# Le mécanisme de l'ADN polymérase Comment les exonucléases de proofreading sont-elles en mesures de régler le problème de changement de conformation des bases?

Answer 25

* Les exonucléases de proofreading dégradent l'ADN à partir de l'extrémité 3' mais ont une préférence accrue pour l'ADN ayant des paires de bases incorectes. * Cette dégradation est facilité par l'abilité de l'ADN polymrase d'ajouter un nucléotide adjacent à un primer incorrectement lié. (Réduction effectuée de la même manière qu'un dNTP mal pairé).

Question 26

# Le mécanisme de l'ADN polymérase Quelle est la différence entre un exonucléase et un endonucléase?

Answer 26

Les exonucléase dégradent l'ADN à partir des extrémités, les endonucléase peuvent dégrader à l'intérieur de l'ADN.

Question 27

# Le mécanisme de l'ADN polymérase Vrai ou faux? Les exonucléases peuvent seulement éliminer les erreurs les plus récentes.

Answer 27

Vrai, si une erreur passe inaperçue par l'exonucléase elle sera dégradée plus tard mais pas par l'exonucléase (processus de réparation postréplication).

Question 28

# La fourche de réplication Par quelle étape la synthèse d'ADN doit elle passer avant la formation de la jonction primer:template?

Answer 28

La séparation des deux brins d'un ADN double brins qui servent tous deux de template en parallèle : **la fourche de réplaication**

Question 29

# La fourche de réplication Nommez une complication de la réplication simultanée

Answer 29

Les brins sont anti-parallèles : seulement un des deux ADN polymérase est en mesure de suivre la séparation d'ADN facilement.

Question 30

# La fourche de réplication Comment appelle-t-on le brin d'ADN directement répliqué par l'ADN polymérase?

Answer 30

"Leading strand" ou brin meneur??

Question 31

# La fourche de réplication Comment appelle-t-on le brin d'ADN où l'ADN polymérase se déplace dans la direction opposée?

Answer 31

"Lagging strand" ou brin retardé.

Question 32

# La fourche de réplication Comment fonctionne la synthèse d'ADN à partir du brin retardé?

Answer 32

1. Il faut que le brin ait avancé d'une longueur substentielle pour être répliqué 2. Une fois que cette longueur est substantielle, la synthèse est initiée et continue jusqu'à l'atteinte de l'extrémité 5' du dernier segment d'ADN synthétisé. 3. Les fragments d'ADN formé de cette manière sont ensuite joint ensemble de manière covalente pour former un brin d'ADN continu.

Question 33

# La fourche de réplication Comment sont appelés les fragments d'ADN synthétisé dans le brin retardé de la fourche de réplication?

Answer 33

Les fragments d'Okazaki, qui sont des intermédiaires transient de la réplication de l'ADN.

Question 34

# La fourche de réplication Vrai ou faux? L'ADN polymérase peut commencer la synthèse d'ADN sans primer.

Answer 34

Faux, le primer est essentiel au bon fonctionnement de l'ADN polymérase.

Question 35

# La fourche de réplication Comment le primer est-il formé?

Answer 35

Par la **Primase**, une **ARN** polymérase, qui peut former un brin d'ARN très court (5-10 nucléotides) servant de primer à l'ADN polymérase.

Question 36

# La fourche de réplication Combien de primase est nécessaire pour le brin meneur et le brin retardé?

Answer 36

Pour le brin meneur, une seule primase est nécessaire parce qu'un seul primer peut générer un brin complet d'ADN. Pour le brin retardé, chacun des fragments d'okazaki doivent avoir chacun leur primer respectif (activité de la primase beaucoup plus élevée/plusieurs primase)

Question 37

# La fourche de réplication De quoi a besoin la primase pour initier la synthèse d'ARN?

Answer 37

À partir d'un template d'ADN simple brin avec un "trimer" particulier (E.coli = GTA)

Question 38

# La fourche de réplication Comment l'activité de la primase peut-elle être drastiquement augmentée?

Answer 38

Par son association avec une autre protéine agissant à la fourche de réplication : **L'ADN hélicase.**

Question 39

# La fourche de réplication Quel est le rôle de l'ADN hélicase?

Answer 39

Dénouer l'ADN à la fourche de réplication, ce qui crée un template d'ADN simple brin sur laquelle la primase peut agir (cela assure que la primase est seulement active à la fourche de réplication).

Question 40

# La fourche de réplication Quelle étape est nécessaire à la completion de la réplication d'ADN?

Answer 40

Le retrait du primer ARN et son remplacement par l'ADN (mécanisme qui ressemble fortement à la réparation d'ADN)

Question 41

# La fourche de réplication Quelle est l'enzyme responsable de remplacer le primer d'ARN avec de l'ADN?

Answer 41

La RNase H qui reconnait et supprime la plupart des primer d'ARN.

Question 42

# La fourche de réplication Expliquez le mécanisme de la RNase H.

Answer 42

* La RNase H reconnait l'ARN lié à l'ADN et enlève le primer sauf le ribonucléotide directement lié à l'extrémité d'ADN (car la RNase H peut seulement cliver les lien entre deux ribonucléotides). * Le ribonucléotide final est enlevé par un exonucléase 5'. * L'ADN polymérase remplit la marge laissée jusqu'à ce que chaque nucléotide soit pairé, et une enzyme (ADN ligase) vient créer un lien entre le 5'-phospphate et le 3'-OH.

Question 43

# La fourche de réplication Comment les ADN hélicases se déplacent-ils sur l'ADN simple brin (pour dénouer l'ADN)?

Answer 43

À partir de l'énergie de liaison et de l'hydrolyse des nucléoside triphosphate (généralement l'ATP), l'ADN hélicase déplace l'ADN qui est lié à l'ADN simple brin sur lequelle il est placé.

Question 44

# La fourche de réplication Quelle est la forme de l'ADN hélicase et comment cette forme lui permet-elle de bien effectuer sa fonction?

Answer 44

Il s'agit de protéine hexamériques sous forme d'anneau, qui encercle un des deux brins à la fourche de réplication. La forme d'anneau permet d'entourer l'ADN et donc doit être ouvert pour laisser sortir l'ADN de sont site actif, ce qui est très rare. À l'extrémité de l'ADN, l'ADN hélicase est libérée car il n'y a plus d'ADN à l'intérieur.

Question 45

# La fourche de réplication Quel est le problème de l'ADN hélicase lors de sa liaison avec un ADN? | Indice : ce problème est surtout problématique pour les ADN circulaires.

Answer 45

Comme la forme de l'hélicase est en anneau, il faut une extrémité pour se lier au substrat d'ADN naturellement (les ADN circulaires n'ont pas d'extrémité, donc un mécanisme d’ouverture de l’hélicase est présent).

Question 46

# La fourche de réplication Comment l'ADN hélicase se lie-t-il à un brin d'ADN?

Answer 46

Un mécanisme spécialisé permet d'ouvrir l'anneau de l'ADN hélicase et le placer autour de l'ADN avant la reformation de l'aneau.

Question 47

# La fourche de réplication Qu'est-ce que la propriété de polarité de l'ADN hélicase?

Answer 47

La polarité est soit de 5' à 3' ou 3' à 5' : c'est la direction définie de mouvement de l'ADN hélicase. Le brin définie la polarité de l'ADN hélicase, qui veut toujours aller dans la **direction de la fourche de réplication**. Lorsqu'une enzyme tente de se déplacer dans une direction définie, il y a forcément utilisation d'énergie chimique : l'ADN hélicase utilise de l'ATP.

Question 48

# La fourche de réplication Comment la structure atomique de l'ADN hélicase permet-il le déplacement du brin d'ADN avec l'hydrolyse d'ATP?

Answer 48

L'ADN hélicase est composée de 6 sous-unité avec des protéines en conformation "hairpin", de manière à faire un escalier spiralé pour l'ADN (en haut, 5' de l'ADN, en bas, 3'). Le mouvement des protéines permet le mouvement de l'ADN : 1. Au top de la structure : lié à ATP 2. Milieu : lié à ADP 3. Bas : aucun nucléotide 4. L'ADN circule entre les différents étages par le mouvement des protéines.

Question 49

# La fourche de réplication Comment le brin d'ADN est-il délié de son autre brin par l'ADN hélicase et sa structure atomique?

Answer 49

Le milieu de l'ADN hélicase fait un diamètre de 13 armstrong, alors que le double brin fait un diamètre de 20 armstrong.

Question 50

# La fourche de réplication Grâce à quelles protéines les ADN simple brins générés par l'hélicase restent sans pairage avant leur utilisation comme template?

Answer 50

Par les SSB (ssDNA-binding proteins, protéine liants d'ADN simple brin).

Question 51

# La fourche de réplication Pourquoi les SSB sont-ils un example de liaison coopérative?

Answer 51

Les molécules de SSB facilite la liaison de la prochaine SSB adjacente (car elle se lie à la fois à l'ADN et à l'autre SSB), ce qui permet de rapidement lier plusieurs protéines sur l'ADN simple brin après le passage de l'hélicase.

Question 52

# La fourche de réplication Est-ce que la liaison des SSB et de l'ADN dépend des paires de bases?

Answer 52

Non, la liaison est effectuée principalement par des intéractions électrostatique avec le squelette phosphate et des intéractions d'empilement avec les bases (et rarement de liens hydrogènes avec les bases).

Question 53

# La fourche de réplication Qu'arrive-t-il à l'ADN double brin lors de sa séparation par l'ADN hélicase? (Surenroulement)

Answer 53

L'ADN devient de plus en plus positivement surenroulé et nécessite donc un mécanisme qui permet d'enlever l'accumulation de surenroulement.

Question 54

# La fourche de réplication Par quelles enzymes le surenroulement de l'ADN est-il enlevé?

Answer 54

Par les gyrases ou topoisomérases, qui clivent soit un ou les deux brins d'ADN, et passent un des deux brins à travers l'autre.

Question 55

# La spécialisation des ADN polymérases Qu'a permis le rôle centra de réplication efficace et précise des ADN polymérases dans l'évolution?

Answer 55

L'évolution de plusieurs ADN polymérases spécialisées. Par exemple, E. coli possède au moins 5 polymérases distinctes par leurs propriétés enzymatiques, leur composition et leur abondance.

Question 56

# La spécialisation des ADN polymérases Quelle est l'enzyme principale de réplication du chromosome chez E. coli et pourquoi?

Answer 56

ADN polymérase III (ADN pol 3), car cette polymérase est très processive (comme le génome entier est répliqué par deux fourches de réplication).

Question 57

# La spécialisation des ADN polymérases Qu'est-ce qui confère à l'ADN pol 3 une haute processivité?

Answer 57

L'ADN pol 3 fait partir d'un complexe nommée "ADN Pol 3 holoenzyme".

Question 58

# La spécialisation des ADN polymérases Pour quelle utilisation ADN pol 1 est il spécialisé chez E. Coli?

Answer 58

Pour enlever les primer d'ARN utilisés pour initier la synthèse d'ADN. Leur exonucléase 5' permet à ADN pol 1 d'Enlever l'ARN ou l'ADN directement en amont du site de synthèse d'ADN, et aussi le lien résistant à la RNase H.

Question 59

# La spécialisation des ADN polymérases À quoi servent les 3 autres ADN pol (qui ne sont pas ADN pol 1 et ADN pol 3) de E.coli, et quelle est la une différence entre ces 3 polymérases et les deux polymérases de réplication?

Answer 59

À la réparation de l'ADN : elle ne possèdent pas d'endonucléases associées car elles n'ont pas besoin d'être très précises.

Question 60

# La spécialisation des ADN polymérases Combien d'ADN polymérase possèdent les cellules eucaryote et combien sont nécessaires pour la duplication du génome?

Answer 60

Généralement + de 15. 3 d'entre elles sont essentielles à la duplication du génome.

Question 61

# La spécialisation des ADN polymérases Quelles sont les polymérases essentiels chez les eucaryotes?

Answer 61

ADN pol ẟ (delta) ADN pol ε (epsilon) ADN pol α/primase

Question 62

# La spécialisation des ADN polymérases Expliquez l'interaction entre les trois polymérases essentielles chez les eucaryotes.

Answer 62

ADN pol α/primase : 2 sous-unité de polymérase et 2 sous-unité de primase : initie le nouveau brin d'ADN et son primer, ce qui permet à la polymérase de commencer la synthèse. ADN pol α : petite procéssivité, donc après l'initiation, elle est rapidement remplacée par l'ADN pol ẟ (brin retardé) et l'ADN pol ε (brin meneur).

Question 63

# La spécialisation des ADN polymérases Comment les ADN polymérases à la fourche de réplication peuvent-ils avoir une procéssivité aussi grande?

Answer 63

Grâce à l'association des polymérases à des protéines appelées "sliding DNA clamps" (attaches).

Question 64

# La spécialisation des ADN polymérases Qu'est-ce qui permet aux attaches de se déplacer sur l'ADN?

Answer 64

Leur formation en anneau leur permet d'encercler l'ADN double brin et de laisser de la place pour une couche d'une ou deux molécules d'eau entre la protéine et l'ADN, ce qui lui permet de glisser sur l'ADN sans se dissocier. Elles peuvent aussi s'attacher aux polymérases liés à la jonction primer:template.

Question 65

# La spécialisation des ADN polymérases Comment les attaches sont elles en mesure d'accélérer la processivité?

Answer 65

Les ADN polymérases de séparent de l'ADN template une fois au 20 à 100 pb synthétisé : l'attache permet de garder la polymérase et l'ADN proche pour empêcher l'ADN pol de se diffuser.

Question 66

# La spécialisation des ADN polymérases Comment l'ADN pol est elle séparée du double brin d'ADN complété et de l'attache?

Answer 66

Il y a un changement d'affinité entre la polymérase et l'attache, qui dépend de l'ADN lié : avec de l'ADN simple brin dans le site actif, l'affinité est forte, mais avec de l'ADN double brin, l'affinité est faible.

Question 67

# La spécialisation des ADN polymérases Après la libération de l'ADN pol, l'attache est-elle directement enlevée de l'ADN?

Answer 67

Non, d'autres protéines intéragissent avec les protéines d'attaches, comme des protéines associées aux fragments d'Okazaki.

Question 68

# La spécialisation des ADN polymérases Comment les attaches sont-elles placées sur l'ADN?

Answer 68

À partir de chargeurs d'attache (sliding clamp loaders) qui catalysent l'ouverture de l'anneau de l'attache et son placement sur l'ADN. Elles peuvent aussi enlever les attaches.

Question 69

# La spécialisation des ADN polymérases Les chargeurs d'attache ont-ils besoin d'ATP pour placer les attaches sur l'ADN et pour les enlever?

Answer 69

L'ATP est nécessaire pour placer les attaches sur l'ADN. Aucun ATP n'est nécessaire pour les enlever.

Question 70

# La spécialisation des ADN polymérases Comment le chargement d'attaches et leur enlèvement est-il contrôlé?

Answer 70

Il y a une attache qui est chargée à chaque fois qu'une jonction primer:template est présente. Le chargeur d'attache s'occupe de placer et d'enlever l'attache.

Question 71

# La spécialisation des ADN polymérases Vrai ou faux? Les chargeurs d'attache peuvent intéragir avec l'attache en même temps que les polymérases.

Answer 71

Faux : ils ont un site de liaison qui se chevauchent : il est donc impossible pour le chargeur d'atteindre une attache qui est lié à une polymérase, ou toute autre enzyme qui a besoin de l'attache (comme les facteurs d'assemblage du nucléosome, les protéines de réparation de fragments d'Okazaki, et les protéines de réparation d'ADN).

Question 72

# Synthèse d'ADN à la fourche de réplication Quel est le bénéfice de synthétiser l'ADN à partir du brin meneur et du brin retardé simultanément?

Answer 72

Cela limite la quantité d'ADN simple brin dans la cellule. C'est un bénefice car un bris complet dans un chromose serait beaucoup plus difficile à réparer, et pourrait causer plusieurs mutations dans l'ADN.

Question 73

# Synthèse d'ADN à la fourche de réplication Comment l'action des polymérases est-elle coordinée chez E. coli (quelle structure le permet)?

Answer 73

À partir d'un complexe multiprotéique appelée l'ADN pol 3 holoenzyme.

Question 74

# Synthèse d'ADN à la fourche de réplication Que contient la structure de l'holoenzyme d'ADN pol 3?

Answer 74

* 3 copies de l'ADN pol 3 * 1 copie d'un chargeur d'attache à 5 sous-unités (dont trois protéine τ (tau) qui se lie chacune à une ADN pol 3)

Question 75

# Synthèse d'ADN à la fourche de réplication Expliquez le processus de l'holoenzyme d'ADN pol 3 lors de la synthèse d'ADN (modèle du trombone).

Answer 75

1. Pendant que l'hélicase dénoue l'ADN : la première ADN pol 3 commence à synthétiser l'ADN sur le brin meneur. 2. Des SSB s'accroche au brin retardé et des primases agissent avec l'hélicase pour synthétiser des nouveaux primer sur le brin retardé 3. Avec le chargeur d'attache, une attache est assemblée sur le brin retardé et une 2e ADN pol 3 initie la synthèse grâce à l'attache (chargée par le chargeur d'attache beta de l'holoenzyme). 4. À la fin de la synthèse du fragment d'Okazaki, la polymérase 3 se décroche et se racroche à la prochaine attache chargée, puis la polymérase 1 (pas dans l'holoenzyme) remplace le primer.

Question 76

# Synthèse d'ADN à la fourche de réplication Chez les eucaryotes, quelle(s) polymérase(s) sont associées au brin meneur et au brin retardé?

Answer 76

* ADN pol epsilon : brin meneur * ADN pol alpha/primase + ADN pol delta : brin retardé

Question 77

# Synthèse d'ADN à la fourche de réplication Nommez deux intéractions protéine-protéine entre les protéines de la fourche de réplication (chez E. coli) qui permettent de faciliter grandement la progression de la fourche de réplication.

Answer 77

* L'interaction entre l'hélicase et l'holoenzyme d'ADN pol 3 : les sous-unité tau tiennent l'hélicase et l'holoenzyme ensemble et stimule l'Activité de l'hélicase par un facteur 10 (l'hélicase ralentit si elle n'est pas associée à l'ADN polymérase) * L'interaction entre l'ADN hélicase et la primase : une fois par seconde, la primase s'associe à l'hélicase et le brin avec des SSB : cela stimule fortement la fonction de la primase (1000x).

Question 78

# Synthèse d'ADN à la fourche de réplication Comment s'apelle la combinaison totale des protéines fonctionnant à la fourche de réplication?

Answer 78

Un réplisome

Question 79

# Synthèse d'ADN à la fourche de réplication Que permet le réplisome?

Answer 79

Les intéractions entre plusieurs enzymes spécifiques permettent d'Améliorer l'efficacité de la réplication d'ADN.

Question 80

# L'initiation de la réplication de l'ADN Qu'a besoin la formation initiale de la fourche de réplication?

Answer 80

Une séparation des deux brins d'ADN pour donner les ADN simple brin nécessaire à la liaison de l'hélicase et pour agir comme matrice de synthèse du primer et de la nouvelle ADN.

Question 81

# L'initiation de la réplication de l'ADN Où commence la synthèse d'ADN (dans le double brin d'ADN/chromosome)?

Answer 81

Dans des régions internes du chromosome (bien qu'il soit plus facile de l'initier aux extrémités des chromosomes)

Question 82

# L'initiation de la réplication de l'ADN Comment s'apellent les sites d'ouvertur de l'ADN?

Answer 82

Les origines de réplication

Question 83

# L'initiation de la réplication de l'ADN Expliquez le modèle du replicon?

Answer 83

Il s'agit d'un modèle qui explique les évènements controllant l'initiation de la réplication chez les bactéries. Deux composantes : * Le réplicateur : séquences d'ADN qui sont suffisantes pour diriger la réplication (le site de réplication fait toujours partie du réplicateur) * L'initiateur : protéine qui reconnait un élément de l'ADN du réplicateur et active l'initiation de la réplication (toujours régulé par l'ATP)

Question 84

# L'initiation de la réplication de l'ADN Vrai ou faux? Il existe plusieurs protéines (dans la réplications) qui se lie à une séquence spécifique d'ADN.

Answer 84

Faux, seulement l'initiateur peut se lier à une séquence spécifique d'ADN.

Question 85

# L'initiation de la réplication de l'ADN Quelles sont les deux points en commun de tous les réplicateurs connus?

Answer 85

1. Ils incluent un site de liaison pour la protéine initiatrice (nucléation de l'assemblage de la machinerie d'initiation de la réplication) 2. Ils incluent une séquence riche en AT d'ADN qui se dénoue facilement mais pas spontanément (contrôlée par les protéines initiatrices)

Question 86

# L'initiation de la réplication de l'ADN Comment s'apelle le seul réplicateur d'E. coli?

Answer 86

OriC

Question 87

# L'initiation de la réplication de l'ADN À quoi réfère-t-on lorsqu'on parle de DnaA?

Answer 87

Il s'agit de la protéine initiatrice de la réplication chez E. Coli.

Question 88

# L'initiation de la réplication de l'ADN Quels sont les deux motifs répétés qui sont critiques à la fonction d'OriC?

Answer 88

Un motif 9-mer (?) répété 5 fois, qui sert de site de liaison pour DnaA. Un motif 13-mer répété 3 fois, qui est le site initiale de la formation d'ADN simple brin durant l'initiation.

Question 89

# Sélection de l'origine et activation par protéine initiatrice Quelles sont les deux à trois différentes fonctions des protéines initiatrices?

Answer 89

1. Se lier à l'ADN réplicateur (via un site de liaison spécifique) 2. Intéragir avec des facteurs additionnels requis pour l'initiation de la réplication 3. Certaines protéines initiatrices aussi créent une distortion ou dénoue la région de l'ADN adjacent à leur site de liaison pour faciliter l'ouverture initiale du duplex d'ADN.

Question 90

# Sélection de l'origine et activation par protéine initiatrice Quelles est la fonction de chacun des deux domaines de DnaA

Answer 90

Un domaine se lie aux élément 9-mer d'oriC (sous forme double brin) Un autre domaine intéragit avec la région des répétitions 13-mer d'oriC qui permet la séparation des brins d'ADN sur une zone de plus de 20 bp. L'ADN simple brin est maintenue en conformation qui prévient la formation de plus de 3 paires de bases continues (garde l'ADN simple brin).

Question 91

# Sélection de l'origine et activation par protéine initiatrice Chez les cellules eucaryotes, quel est l'initiateur?

Answer 91

Un complexe de 6 protéines appelée "origine recognition complex (ORC)" ou complexe de reconnaissance de l'origine.

Question 92

# Sélection de l'origine et activation par protéine initiatrice Expliquez le fonctionnement du complexe de reconnaissance de l'origine chez les levures?

Answer 92

ORC reconnait une séquence conservée du réplicateur des levures (élément A) et une deuxième séquence moins conservée (élément B1). ORC lie et hydrolyse l'ATP (comme DnaA) : la liaison d'ATP sert à la liaison à l'ADN à l'origine, et l'hydrolyse sert à faire charger l'hélicase sur l'ADN réplicateur.

Question 93

# Sélection de l'origine et activation par protéine initiatrice Une fois que DnaA est lié à OriC et dénoue l'ADN 13-mer, que se passe-t-il?

Answer 93

1. DnaA + ADN simple brin recrute un complexe de deux protéines : ADN hélicase **(DnaB)** + chargeur d'hélicase **(DnaC)** (le chargeur empêche le fonctionnement de l'hélicase) 2. DnaC dirige l'assemblement de l'hélicase à travers l'ADN simple brin (ADN à l'intérieur de l'anneau, processus simplaire aux attaches) avec de l'ATP 3. L'hélicase recrute le reste de la machinerie de la réplication (primase, pour synthétiser un nouveau primer) ce qui cause la libération du chargeur d'hélicase (donc l'hélicase s'active) 4. L'holoenzyme ADN pol 3 recruté, attaches sont chargés sur les primers, les polymérases s'activent, les SSB se lient, la primase synthétise le premier primer du brin retardé, ... 5. Initiation complété avec comme résultat 2 fourches de réplications.

Question 94

# Fin de la réplication À la fin de la réplication d'un chromosome circulaire, où se retrouve la nouvelle ADN?

Answer 94

Les deux molécules d'ADN sont topologiquement liés entre elles.

Question 95

# Fin de la réplication Quelle est la solution au problème des deux brins d'ADN liés ensemble à la fin de la réplication?

Answer 95

L'utilisation de topoisomérases de type 2 pour séparer les deux brins.

Question 96

Quelle séquence se trouve à l'extrémité des amorces?

Answer 96

séquence pppag (phosphate + phosphate + phosphate + a + g)

Question 97

En quoi est converti l'ADN circulaire simple-brin du bactériophage M-13?

Answer 97

Une forme duplex circulaire (forme réplicative - RF)

Question 98

Quelle est la différence entre RF1 et RF2 (bactériophage M-13)

Answer 98

RF 1 : superenroulé RF2 : porteuse d'une cassure simple brin

Question 99

Vrai ou faux? La conversion de la forme virale de l'ADN du bactériophage phiX174 en forme réplicative est plus complexe que chez m13? Justifiez.

Answer 99

Vrai, la réplication se fait grâce au primosome.

Question 100

Comment le signal enclenchant chaque cycle de réplication est-il produit (régulation)?

Answer 100

La métyhlation de l'ADN joue un rôle important : une méthylase (Dam) reconnait la séquence palindromique GATC (11 fois dans oriC) et ajoute un groupement méthyle au N6 de l'adénine des brins opposés.

Question 101

Que permet de distinguer le degré de méthylation dans les origines de réplication?

Answer 101

Le degré de méthylation permet à la machinerie d'initiation de distinguer une origine répliquée vs non-répliquée (2 molécules d'ADN hémi-méthylées produites après le passage d'une fourche)

Question 102

Quelle protéine est nécessaire à l'arrêt de la progression d'une fourche de réplication?

Answer 102

La protéine TUS (terminator utilization substance) qui se lie spécifiquement aux sites ter (terA, terB, terC, terD, terE, terF)

Question 103

Comment la protéine Tus permet l'arrêt de la progression?

Answer 103

Elle inhib l'hélicase DnaB, et arrête le mouvement de la fourhce de réplication dans une seule direction (nature asymétrique).

Question 104

Quelles sont les 6 propriétés qui expliquent le faible taux d'erreur dans l'ADN?

Answer 104

1. Cellules maintiennent des niveaux équilibrés en dNTP 2. Polymérase très fidèle à cause du mécanisme en 2 étapes 3. Fonctions des exonucléases détectent et éliminent les erreurs 4. Ils existent d'autres systèmes enzymatiques de correction 5. Les ADN pol doivent avoir un amorce pour initier l'élongation 6. Les polymérases ne peuvent pas synthétiser dans le sens 3' - 5'

Question 105

Nommez toutes les enzymes de la réplication de l'ADN

Answer 105

1. Gyrase 2. Hélicase **(DnaB)** 3. Protéines SSB 4. Primases **(DnaG)** 5. Réplicases **(holoenzyme pol 3)** 6. Enzyme retirant les amorces **(RNase H ou Pol I)** 7. Ligase pour lier fragments d'okazaki.