Fiche de révision : Réplication de l’ADN procaryote

📋 Plan du Cours

1. Principes généraux de la réplication
2. Topologie et topoisomérases
3. Initiation chez les procaryotes
4. Contraintes des ADN polymérases
5. Synthèse du brin avancé
6. Synthèse du brin retardé
7. Coordination du complexe réplicatif
8. Terminaison et bilan procaryote

📖 1. Principes généraux de la réplication

🔑 Notions clés & Définitions

• Réplication de l’ADN : Mécanisme qui sépare les brins de la molécule mère et synthétise un nouveau brin d’ADN.

📝 Points essentiels

• La réplication se déroule en trois phases successives:
  • initiation
  • élongation
  • terminaison

💡 Astuce mémo

Initiation → élongation → terminaison

📖 2. Topologie et topoisomérases

🔑 Notions clés & Définitions

• Topoisomérases : Enzymes qui réalisent des coupures transitoires de liaisons phosphodiester et relâchent le niveau d’enroulement de l’ADN.

★ À maîtriser

• Les changements topologiques de l’ADN durant la réplication induisent des phénomènes de super-enroulement de la double hélice.

• La topoisomérase I relâche les tensions en éliminant un tour d’hélice après une coupure simple brin, puis elle religature l’ADN.

• La topoisomérase II diminue les supertours, sépare ou rejoint les ADN bicaténaires et élimine les nœuds des molécules d’ADN.

Compléments

• Le niveau d’enroulement d’une même molécule d’ADN influence son pouvoir de migration dans un gel d’agarose.

• J. Wang a découvert les topoisomérases en 1971.

💡 Astuce mémo

Réplication → super-enroulement → relaxation par topoisomérases

📖 3. Initiation chez les procaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• DnaB : Hélicase hexamérique qui rompt les liaisons hydrogène entre les deux brins d’ADN en consommant de l’ATP.
• Protéines SSB : Tétramères qui se fixent à l’ADN simple brin et empêchent le réappariement des brins, chaque SSB couvrant 35 à 65 nucléotides.

📝 Points essentiels

• Chez Escherichia coli, l’origine de réplication oriC est une région nucléotidique unique de 245 nucléotides.

• OriC contient trois séquences répétées de 13 nucléotides riches en AT et cinq séquences répétées de 9 nucléotides appelées DnaA boxes.

• DnaA s’associe aux DnaA boxes d’oriC, provoque le repliement de l’ADN et déstabilise localement le double brin par une réaction consommatrice d’ATP.

💡 Astuce mémo

DnaA reconnaît → DnaB ouvre → SSB stabilisent

📖 4. Contraintes des ADN polymérases

★ À maîtriser

• Les ADN polymérases synthétisent le nouveau brin dans le sens $5'\rightarrow3'$ en lisant la matrice dans le sens $3'\rightarrow5'$.

📌 Une ADN polymérase nécessite une matrice et une extrémité 3′OH libre fournie par une amorce d’ADN ou d’ARN pour ajouter un désoxyribonucléotide.

Compléments

• Chez Escherichia coli, l’ADN polymérase I participe à la réplication et à la réparation, l’ADN polymérase II à la détection des dommages et l’ADN polymérase III à la réplication.

💡 Astuce mémo

Matrice 3′→5′, synthèse 5′→3′

📖 5. Synthèse du brin avancé

🔑 Notions clés & Définitions

• Holoenzyme : Complexe associant l’ADN polymérase III à un clamp afin d’augmenter sa processivité et de maintenir son association avec l’ADN.

📝 Points essentiels

• La réplication commence à une origine, progresse de manière bidirectionnelle et utilise simultanément les deux brins parentaux.

• Sur le brin avancé, DnaG synthétise une amorce ARN complémentaire de 4 à 15 nucléotides, puis l’ADN polymérase III la prolonge continûment dans le sens 5′→3′.

💡 Astuce mémo

DnaG amorce → ADN pol III prolonge → clamp maintient

📖 6. Synthèse du brin retardé

🔑 Notions clés & Définitions

• Fragments d’Okazaki : Fragments hybrides ADN/ARN produits par la synthèse discontinue du brin retardé.

📝 Points essentiels

• Sur le brin retardé, la primase synthétise plusieurs amorces ARN et l’ADN polymérase III les prolonge dans le sens 5′→3′, à l’opposé de la progression de la fourche.

• L’ADN polymérase I dégrade chaque amorce ARN par son activité exonucléasique 5′→3′, la remplace par de l’ADN, puis la ligase rétablit les liaisons phosphodiester entre les fragments.

💡 Astuce mémo

Amorces multiples → fragments d’Okazaki → remplacement → ligature

📖 7. Coordination du complexe réplicatif

🔑 Notions clés & Définitions

• Primosome : Complexe de pré-initiation constitué notamment de DnaA et DnaB, qui ouvre l’œil de réplication avant le démarrage de la synthèse.

📝 Points essentiels

• Le brin retardé forme une boucle afin que l’holoenzyme ADN polymérase III progresse de manière coordonnée sur les deux brins à la fourche de réplication.

💡 Astuce mémo

Le brin retardé forme une boucle en trombone autour de l’holoenzyme

📖 8. Terminaison et bilan procaryote

★ À maîtriser

📌 La réplication peut s’arrêter ou ralentir lorsqu’une fourche atteint une région en cours de transcription ou lorsque deux fourches progressant en sens inverse se rencontrent.

• Chez les bactéries Gram négatif, les sites ter sont des séquences palindromiques de 23 paires de bases présentes en une dizaine de copies.

• Les protéines Tus se recrutent sur les sites ter et bloquent l’hélicase DnaB.

Compléments

• Le complexe réplicatif comprend notamment:
  • DnaB
  • la primase DnaG
  • l’ADN polymérase III
  • les protéines SSB

💡 Astuce mémo

Sites ter + Tus → blocage de DnaB → arrêt de la fourche

📊 Tableaux de synthèse

Synthèse des deux brins