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L'ADN polymérase I nécessite-t-elle une extrémité $3^prime$ ?


L'ADN polymérase III ajoute des nucléotides dans la direction $5^prime ightarrow 3^prime$ car elle ne peut ajouter des nucléotides qu'à la fin $3^prime$ du nucléotide précédent. C'est pourquoi il nécessite un apprêt. Cependant, l'ADN polymérase I fonctionne-t-elle selon le même critère ? Nécessite-t-il une fin $3^prime$ d'un nucléotide précédent pour lier les nucléotides successifs de l'ADN ?

Si ça Est-ce que, alors comment peut-il le faire pour les fragments d'Okazaki lorsque chaque fragment d'Okazaki n'est pas lié les uns aux autres ? C'est l'ADN ligase qui catalyse finalement la liaison phosphodiester entre le début $3^prime$ fin $5^prime$ de deux fragments d'Okazaki, n'est-ce pas ?

Si c'est le cas ne pas, alors quel est le problème avec les télomères? Après chaque événement de réplication de l'ADN, l'ADN devient de plus en plus court aux extrémités car cette amorce finale peut être supprimée mais pas remplacée par l'ADN via l'ADN polymérase I, n'est-ce pas ? Cela me suggère que l'ADN polymérase I nécessite l'extrémité 3^prime$ d'un nucléotide précédent pour fonctionner, et cela m'a rendu confus quant à son action sur les fragments d'Okazaki en conjonction avec l'ADN ligase.


L'ADN Pol I nécessite l'extrémité 3' d'un nucléotide précédent pour initier l'élongation.

En ce qui concerne les fragments d'Okazaki, cela est accompli par l'annelage de petites amorces d'ARN à la partie de brin retardée d'une fourche de réplication. L'ADN Pol I étend le brin retardé de l'extrémité 3' de ces amorces, générant les fragments d'Okazaki. Les amorces d'ARN sont ensuite retirées, laissant des espaces entre les fragments d'Okazaki, qui sont ensuite comblés par les actions combinées de l'ADN PolI et de l'ADN ligase.

Dans le cas des télomères, l'amorce d'ARN finale ne peut pas être remplie par l'ADN Pol I car la polymérase nécessite un hydroxyle 3' libre pour la fixation du premier nucléotide d'ADN. Après avoir retiré l'amorce d'ARN, le premier nucléotide d'ADN devrait être attaché au nucléotide d'ADN qui le précède, ce qui ne se trouve pas dans le cas de l'amorce finale sur un télomère, car il se trouve tout au bout du brin linéaire. .

Dans ce cas, l'ADN Pol I supprime l'amorce d'ARN est supprimée par l'ADN pol I mais ne peut pas la remplacer par de l'ADN, laissant un espace (étape 6 dans l'image suivante).


5 premiers et 3 premiers ADN

Décodage du code génétique de l'adn à l'ARNm à l'ARN à la durée des acides aminés. Dans cette vidéo, vous apprendrez ce que 5 et 3 dans un brin d'ADN représentent en détail.

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Qu'est-ce que Prime signifie 5 3 dans l'ADN Quel est le but de

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Expliquer le programme de biologie de la réplication de l'ADN Ib

Directionnalité Biologie moléculaire Wikipédia

Résolu pendant la recombinaison L'ADN est dégradé de l'ove

Aperçu schématique de la détection colorimétrique de l'ADN basée sur l'épingle à cheveux

Figure 1 de la réplication de l'ADN Prime Time Looping Scholar sémantique

C'est-à-dire que a forme deux liaisons hydrogène avec t.

5 premiers et 3 premiers ADN. Les ADN polymérases normales sont de 5 à 3 polymérases. Pour l'ADN montré ci-dessus et l'ARN, l'extrémité 5 porte un phosphate et l'extrémité 3 un groupe hydroxyle. Les 5 5 premiers et 3 3 premiers se terminent.

Les polymérases ne fonctionneraient jamais car l'énergie requise serait beaucoup trop élevée. La réplication d'une extrémité 3 prime à l'extrémité 5 prime se fait sur le brin retardé. Dans tout acide nucléique, arn ou ADN 3 fait référence au 3ème carbone du sucre ribose ou désoxyribose qui est lié au groupe oh et 5 lié à un groupe triple phosphate.

Il est également essentiel de savoir que les deux brins d'ADN sont antiparallèles, de sorte qu'un brin fait 5 3 tandis que l'autre fait 3 5. J'espère que cette vidéo vous plaira. Les extrémités 5 premières et 3 premières sont les deux extrémités d'un ADN.

Queue de la molécule d'adn mais elle synthétise 5039 à 3039. La réplication dans cette direction se fait sur le brin de tête. Et la réplication dans un ADN se produit de l'extrémité 5 prime à l'extrémité 3 prime.

Ainsi, ces groupes 5 et 3 fournissent une polarité directionnelle à la molécule d'adn ou d'arn. Une caractéristique clé de tous les acides nucléiques est qu'ils ont deux extrémités distinctes. Après cela, vous saurez pourquoi il s'appelle 5 et 3 et à quoi il sert.

Un groupe phosphate attaché à l'extrémité 5 permet la ligature de deux nucléotides, c'est-à-dire la liaison covalente d'un 5 phosphate au groupe 3 hydroxyle d'un autre nucléotide pour former une liaison phosphodiester. Dans la plupart des cas, la molécule d'ADN complémentaire antiparallèle à deux brins se replie pour former une structure hélicoïdale qui ressemble à un escalier en colimaçon. Avance de 3 premiers à 5 premiers brins de matrice pour créer un ARNm qui est de 5 premiers à 3 premiers.

Cette terminologie fait référence aux 5 et 3 carbones du sucre. Au site d'arrêt de la transcription, la polymérase libère l'ARN complet et se dissocie de l'ADN. Maintenant, une bonne question serait y 3 et 5 pas 3 et 5.

Elizabeth godwin 407240 vues. La polymérase se lie à la séquence du promoteur complexe fermé déroule une partie de l'adn complexe ouvert catalyse la liaison phosphodiester de 2 rntps initiaux. C forme trois liaisons hydrogène avec g.

L'extrémité 5 prononcée cinq premières extrémités désigne l'extrémité du brin d'adn ou d'arn qui a le cinquième carbone dans le cycle sucre du désoxyribose ou du ribose à son extrémité. L'enzyme ADN polymérase synthétise les brins dans la direction 5 premiers à 3 premiers et comme l'ADN est antiparallèle, la réplication du brin principal se produit à partir de l'extrémité 3 premiers de la matrice vers. Les ADN polymérases étendent le 3039.

A chaque résidu nucléotidique le long de la molécule d'ADN double brin, les nucléotides sont complémentaires.

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Réplication de l'ADN chez les eucaryotes | La génétique

Dans cet article, nous discuterons de la réplication de l'ADN chez les eucaryotes.

Chez les eucaryotes, il n'y a que deux types différents d'ADN polymérases contrairement aux ADN polymérases I, II et III des procaryotes. De plus, l'ADN des eucaryotes est une longue molécule linéaire avec plusieurs unités de réplication. Une cellule de mammifère diploïde contient en moyenne environ 6 pg d'ADN en phase G. Cette quantité d'ADN équivaut à une longueur de 2 mètres d'une molécule d'ADN linéaire.

Si une seule unité de réplication se déplaçait le long de cette longueur d'ADN, elle ne pourrait terminer la réplication dans la phase S de 8 heures que si sa vitesse de déplacement est d'environ 4 mm/min. C'est évidemment un taux très rapide.

La fourche de réplication se déplace en fait à une vitesse plus lente (0,5 à 2,0 microns/min.) chez les eucaryotes en ajoutant environ 2 600 bases par minute. Dans E. coli, il se déplace plus rapidement en ajoutant environ 6 000 bases par minute. Il est donc nécessaire que chez les eucaryotes la réplication soit initiée en plusieurs points d'origine.

Des études autoradiographiques sur les modèles de marquage des chromosomes individuels en métaphase ont montré que plusieurs unités adjacentes initient simultanément la réplication. Cependant, la démonstration la plus convaincante est venue d'observations similaires sur des chromosomes polytènes géants.

Ici, la thymidine tritiée est incorporée simultanément dans un grand nombre de bandes différentes. Par la même technique, l'œuf de la drosophile possède 6 000 fourches de réplication et toute la synthèse de l'ADN est terminée en 3 minutes.

L'unité de réplication est le réplicon. La taille du réplicon est estimée à partir de la distance entre les points d'initiation adjacents (distance de centre à centre). Par autoradiographie, il a été trouvé que les unités au sein d'une même cellule ne sont pas de taille uniforme mais se situent dans la plage de 15 à 60 microns.

Les réplicons dans les cellules à croissance rapide avec des phases S courtes sont plus petits que ceux des cellules à croissance plus lente avec des phases S plus longues. Blumenthal (1973) a estimé que chez Drosophila melanogaster, les réplicons des cellules embryonnaires sont aussi courts que 3 à 4 microns, alors que dans une lignée cellulaire de la même espèce, ils mesurent environ 13 microns.

Des études expérimentales sur des cellules de mammifères cultivées (hamster chinois) ont montré que le taux de synthèse d'ADN n'est pas constant tout au long de la phase S, Kleveroz (1975) a constaté que la synthèse est lente au début de la phase S, puis elle augmente. Environ 50 % de la réplication se produit au cours de la dernière heure de la phase S de 5,5 heures.

L'occurrence de plusieurs unités adjacentes a conduit au concept que les unités de réplication existent dans des clusters. Toutes les unités d'un cluster ne se répliquent pas simultanément, certaines étant tardives. Dans les cellules de mammifères, il y a environ 100 unités de réplication dans un groupe.

Les caractéristiques essentielles de la réplication de l'ADN sont similaires chez les eucaryotes et les procaryotes. Une fois que la réplication a commencé à un point d'origine central dans chaque unité, elle se poursuit dans les deux sens en s'éloignant du site d'initiation. La croissance de la chaîne se produit au moyen de points de croissance en forme de fourche. Les micrographies électroniques montrent donc un certain nombre d'"yeux" ou de "bulles" chacun formé entre deux fourches de réplication le long de la molécule linéaire.

Il semble qu'il n'y ait pas de terme spécifique dans l'ADN pour arrêter la réplication. Les fourches se déplacent l'une vers l'autre et les chaînes nouvellement synthétisées se rencontrent et fusionnent avec des chaînes synthétisées sur des unités adjacentes (Fig. 14.11). De cette manière, de longs duplex d'ADN caractéristiques des chromosomes eucaryotes sont produits.

Comme chez les procaryotes, la première étape de la synthèse de l'ADN chez les eucaryotes est la formation d'un brin d'amorce d'ARN d'environ 10 nucléotides de long, catalysé par l'enzyme ARN polymérase. Après cela, l'ADN polymérase prend le relais et ajoute des désoxyribonucléotides à l'extrémité 3 & 8242 de l'ARN d'amorce.

Les fragments d'Okazaki ainsi formés sont plus courts chez les eucaryotes (environ 100-150 nucléotides de long) que chez les procaryotes (1000 à 2000 nucléotides). Les espaces entre les fragments sont remplis contre la matrice d'ADN parent et leurs extrémités sont reliées par l'enzyme ADN ligase. L'amorce d'ARN est digérée, à partir de son extrémité 5′, par l'activité exonucléase de l'ADN polymérase.

Importance de l'amorce d'ARN dans la synthèse d'ADN:

Pourquoi la réplication de l'ADN devrait-elle être initiée par l'enzyme ARN polymérase et la formation d'un brin d'ARN devrait-elle avoir lieu ? Une analyse détaillée des enzymes ADN polymérase a révélé le fait que chaque enzyme polymérase ne peut ajouter des nucléotides qu'à une chaîne polynucléotidique déjà existante.

Ces enzymes ne sont pas capables d'initier de nouvelles chaînes d'ADN. Le point d'origine dans un duplex d'ADN est peut-être reconnu par l'ARN polymérase, l'enzyme qui catalyse la synthèse d'ARN sur une matrice d'ADN. En d'autres termes, l'ARN polymérase est requise à la fois pour la synthèse d'ARN et d'ADN.

La synthèse de l'amorce d'ARN sur la matrice d'ADN se poursuit jusqu'à ce qu'un signal d'arrêt soit atteint. L'enzyme est ensuite libérée et la chaîne d'ARN sert d'amorce pour l'ajout de nucléotides d'ADN par l'enzyme ADN polymérase. Cependant, le mécanisme moléculaire qui initie la réplication de l'ADN n'est pas entièrement connu.


Sauts quantiques en biochimie

Anil Day , Joanna Poulton , dans Fondements de la biochimie moderne , 1996

ARN d'importation de mitochondries

La découverte que l'amorce d'ARN utilisée pour initier la synthèse d'ADN dans les mitochondries de mammifères a été importée du noyau a dissipé la croyance que seules les protéines mais pas l'ARN pouvaient traverser les membranes des organites (Chang et Clayton, 1987). La preuve que les ARNt sont importés du cytosol dans les mitochondries provient de l'élucidation de la capacité de codage de l'ADN mitochondrial et de la caractérisation des ARNt présents dans les mitochondries isolées. Les mitochondries de mammifères utilisent 22 ARNt inhabituels pour décoder les 61 codons sens. Le génome linéaire de 15,8 kb de C. reinhardtii ne code que trois ARNt ( Michaelis et al., 1990 ). Bien que l'ADN mitochondrial de l'hépatique code pour 27 espèces d'ARNt, deux espèces nécessaires à la lecture des codons leucine et thréonine sont absentes. C. reinhardtii, les mitochondries des plantes et des trypanosomes semblent importer des ARNt codés par le noyau pour constituer un ensemble complet pour la synthèse des protéines. Onze des 31 espèces d'ARNt présentes dans les mitochondries de la pomme de terre sont codées par l'ADN nucléaire et sont importées du cytosol ( Dietrich et al., 1992 ). Le génome du plaste de Epifagus virginiana, un parasite non photosynthétique des hêtres, est dépourvu de 13 gènes d'ARNt trouvés dans les plastes verts. Cela suggère que l'importation d'ARNt peut également se produire dans les plastes (Wolfe et al., 1992).


Qu'est-ce que l'ADN polymérase 2 ?

ADN polymérase 2 (Pol 2) est une enzyme procaryote qui catalyse la réplication de l'ADN. Il appartient à la famille de la polymérase B et est codé par le gen polB. Il a été découvert pour la première fois à partir de E Coli par Thomas Kornberg en 1970. Pol 2 est une protéine globulaire composée de 783 acides aminés. Il a à la fois une activité exonucléase 3' à 5' et une activité polymérase 5' à 3'. Il interagit avec les enzymes ADN polymérase 3 pour maintenir la fidélité et la processivité de la réplication de l'ADN. Pol 2 a également la capacité de relire l'ADN nouvellement synthétisé pour plus de précision.

Figure 03 : ADN polymérase 2


ADN polymérase I

L'ADN polymérase I participe à la réplication de l'ADN des procaryotes. La croissance de la chaîne d'ADN se fait dans le sens 5" à 3" avec une addition à l'extrémité hydroxyle 3". La nouvelle chaîne est appariée en base avec le gabarit, et la nouvelle chaîne et le nouveau gabarit sont antiparallèles. L'ADN polymérase I est la polymérase la plus abondante et fonctionne pour combler les lacunes dans l'ADN qui surviennent pendant la réplication, la réparation et la recombinaison de l'ADN.

L'ADN polymérase I a été découverte par Arthur Kornberg et al. en 1956. Ses premiers résultats ont été présentés pour la première fois lors de la réunion annuelle de 1956 de la Fédération des sociétés américaines de biologie expérimentale (FASEB) à Atlantic City, New Jersey. Les critiques de son article initial ont suggéré que les auteurs appellent le produit &lsquopolydeoxyribonucleotide&rsquo plutôt que &lsquoDNA&rsquo &lsquoDNA&rsquo n'a été approuvé qu'après un appel au rédacteur en chef, John Edsall (Friedberg 2006). Deux autres articles ont été publiés en 1958 par Lehman et al. et Bessmann et al., qui a définitivement établi l'ADN polymérase effectuait la réplication de l'ADN. Kornberg a reçu le prix Nobel en 1959 pour sa découverte de l'ADN polymérase I.

En 1969, Jovin et al. élucidé la composition en acides aminés (Jovin et al. 1969a, b). La même année, DeLucia et Cairns isolent un E. coli souche avec une mutation qui a affecté l'ADN polymérase et a découvert de manière surprenante que le mutant synthétisait l'ADN normalement. Cette découverte a jeté des doutes sur le rôle de l'ADN polymérase dans la réplication et a conduit les groupes à rechercher d'autres enzymes de réplication. Dans le même temps, Klenow et ses collègues ont montré que le traitement de l'ADN polymérase avec l'enzyme protéolytique subtilisine (type Carlsberg) entraînait une augmentation de l'activité polymérase et une diminution de l'activité exonucléase. L'ADN polymérase résultante a été isolée et a été nommée "fragment de Klenow" (Klenow et Henningsen 1970a, et Klenow et Overgaard-Hansen 1970).

En 1970, l'ADN polymérase II de E. coli a été isolé et caractérisé par le fils d'Arthur Kornberg, Thomas Kornberg (Kornberg et Gefter 1970). L'ADN polymérase II a également été rapportée indépendamment par Knippers et par Moses et Richardson en 1970 (Moses et Richardson 1970b). Un an plus tard, Thomas Kornberg et Gefter ont identifié l'ADN polymérase III (Kornberg et Gefter 1971).

Des travaux récents avec l'ADN polymérase I ont inclus l'étude de la base moléculaire de la spécificité du substrat par des études thermodynamiques (Wowor et al. 2010) et des expériences de FRET à molécule unique (Santoso et al. 2010). Hastings et al. ont étudié les interactions des cinq E. coli ADN polymérases pendant le stress cellulaire (Hastings et al. 2010), et Kukreti et al.&rsquo des études ont visé à déterminer quels résidus sont importants pour l'activité de l'exonucléase 3&rsquo-5&rsquo (Kukreti et al. 2008).

Spécificité:

La synthèse d'ADN nécessite un brin d'amorce avec une extrémité 3&rsquo-hydroxyle libre annelée à un brin de matrice d'ADN et les désoxynucléotides triphosphates forment des paires de bases avec la matrice. L'addition se fait dans le sens 5" à 3" avec libération de pyrophosphate. L'enzyme est active avec les ADN contenant des lacunes simple brin et également avec les ADN avec des cassures ou des coupures simple brin. Dans certaines conditions, des hybrides ARN-ADN et un duplex d'ARN peuvent servir d'amorce matrice (Setlow 1972).

L'activité exonucléase 5" à 3" associée à l'ADN polymérase I dégrade à la fois l'ADN simple et double brin dans la direction 5" à 3", produisant 5" mononucléotides. L'activité exonucléase 5' à 3' est spécifique de l'ADN double brin, produisant 5'-mononucléotides et oligonucléotides. L'ADN polymérase I peut également exciser des régions mésappariées dans l'ADN (Setlow 1972).

La structure similaire des ADN polymérases a indiqué que la plupart des enzymes ADN polymérases utilisent un mécanisme de polymérase catalysé par deux ions métalliques identique. Un ion métallique active l'amorce 3&rsquo-OH pour l'attaque de l'a-phosphate du dNTP. L'autre ion métallique stabilise la charge négative de l'oxygène sortant et chélate les b- et g-phosphates (Steitz 1999).

Le fragment de Klenow est un produit protéolytique de E. coli ADN polymérase I qui conserve la polymérisation et l'activité exonucléase de 3" à 5", mais a perdu 5" à 3" de l'activité exonucléase.

Composition:

L'ADN polymérase I est l'enzyme de polymérisation prédominante trouvée dans E. coli. Il contient une seule liaison disulfure et un groupe sulfhydryle (Jovin et al. 1969b). Cinq ADN polymérases distinctes ont été isolées de E. coli et ont été désignés I, II, III, IV et V. L'ADN polymérase I fonctionne pour combler les lacunes de l'ADN qui surviennent pendant la réplication, la réparation et la recombinaison de l'ADN. L'ADN polymérase II fonctionne également dans l'édition et la relecture principalement dans le brin en retard (Kim et al. 1997, Wagner et Nohmi 2000). L'ADN polymérase III est la principale enzyme réplicative. Les ADN polymérases IV et V ont de grands sites actifs qui permettent une plus grande mésincorporation de bases et sont donc plus sujettes aux erreurs. Ils manquent également de sous-unités de relecture-exonucléase pour corriger les mauvaises incorporations (Nohmi 2006, et Hastings et al. 2010). L'ADN polymérase V est présente à des niveaux significatifs uniquement dans les cellules induites par le SOS et la surexpression restreint la synthèse d'ADN (Marsh et Walker 1985).

La forme de domaine de toutes les polymérases dont les structures sont connues a été décrite comme une "main droite" avec les domaines &ldquothumb&rdquo, &ldquopalm&rdquo et &ldquofinger&rdquo (Kohlstaedt et al. 1992). On pense que la région de la paume catalyse le transfert de phosphoryle et que la région du doigt interagit avec le nucléoside triphosphate entrant et la base de matrice à laquelle il est associé. On pense que le pouce aide au positionnement de l'ADN et à la translocation (Brautigam et Steitz 1998).

Caractéristiques moléculaires :

Le gène codant pour l'ADN polymérase I (polA) contient environ 3 000 paires de bases et code environ 1 000 résidus d'acides aminés dans une chaîne polypeptidique simple. Même les organismes séparés par un milliard d'années d'évolution (comme Déinocoque-Thermus genres et E. coli) ont environ 35 % d'identité d'acides aminés et environ 50 % d'homologie (Patel et al. 2001).

Numéro d'accession de la protéine : P00582

Masse moléculaire:

  • 109 kDa (Jovin et al. 1969a, b)
  • Fragment de Klenow : 70 kDa (gel filtration, Klenow et Overgaard-Hansen 1970)
  • L'activité maximale est obtenue à pH 7,4 avec un tampon phosphate de potassium pour les systèmes matrice-amorce d'ADN natif ou poly dAT (Richardson et al. 1964)
  • Fragment de Klenow : Les activités maximales sont obtenues à 7,4 avec le tampon phosphate et à 8,4 avec le tampon Tris-HCl

Point isoelectrique:

Coefficient d'extinction:

  • 81 030 cm -1 M -1 (Théorique)
  • E1%, 280 = 7,86 (théorique)
  • Dans du bicarbonate de sodium 10 mM, l'A280/UNE260 est de 1,81 et l'absorbance à 280 nm d'une solution à 1 mg/ml est de 0,85 (Jovin et al. 1969a)
  • Un cation divalent est requis pour l'activité
  • Mg 2+ à une concentration de 7 mM donne une activité optimale dans les conditions de l'essai standard (Richardson et al. 1964)
  • Mn 2+ peut partiellement répondre aux besoins en ions métalliques
  • L'activité enzymatique est également influencée par les concentrations de cations monovalents tels que K + , Rb + , Cs + et NH4 +
  • Kanchanomycine, mitomycine, bléomycine, phléomycine, ananthramycine, plurmycine A (Tanaka et al. 1965), et la néomycine (Lazarus et Kitron 1973)
  • L'actinomycine n'inhibe que lorsque des nucléotides de guanosine et de cytosine sont présents (Cohen et Yielding 1965)
  • Didésoxynucléoside
  • Arabinosyl nucléotide triphosphate
  • Désoxyuridine-5&rsquo-triphosphate et analogues de l'uridine et de la désoxyuridine avec des substituants 5&rsquo-hydroxy ou amino (Kornberg 1974)
  • Chloroquine et certains de ses analogues (Cohen et Yilding 1965)

Applications:

  • Haut pourcentage d'incorporation de radioactivité pour les tests de translation de coupure
  • Matériel de référence standard pour l'étude des ADN polymérases
  • Fabrication de copolymères alternés tels que poly d(A-T) et homopolymères tels que poly dG-poly dC
  • Fragment de Klenow : séquençage d'ADN (Sanger et al. 1977), remplissage des surplombs de 5" et suppression des surplombs de 3" pour former des extrémités franches (Sambrook 1989) et synthèse du deuxième brin en mutagenèse (Gubler 1987)

ADN polymérase I

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Comment fonctionne l'ADN polymérase ?

Les ADN polymérases sont des enzymes qui créent des molécules d'ADN en assemblant des nucléotides, les éléments constitutifs de l'ADN.

Ces enzymes sont essentielles à la réplication de l'ADN et fonctionnent généralement par paires pour créer deux brins d'ADN identiques à partir d'une seule molécule d'ADN originale. L'ADN polymérase « lit » les brins d'ADN existants pour créer deux nouveaux brins qui correspondent à ceux existants.

La catalyse rapide de l'ADN polymérase est due à sa caractère processif . Dans le cas de l'ADN polymérase, le degré de processivité fait référence au nombre moyen de nucléotides ajoutés chaque fois que l'enzyme se lie à une matrice.

Comme je l'ai dit, la fonction principale de l'ADN polymérase est de fabriquer de l'ADN à partir de nucléotides.

Regardez la première image :

Lors de la création d'ADN, l'ADN polymérase peut ajouter des nucléotides libres uniquement au 3' extrémité du brin nouvellement formé. Il en résulte un allongement du brin nouvellement formé dans une direction 5'-3'. Aucune ADN polymérase connue n'est capable de commencer une nouvelle chaîne, elle ne peut qu'ajouter un nucléotide sur un groupe 3'-OH préexistant et a besoin d'un apprêt auquel il peut ajouter le premier nucléotide. Dans la réplication de l'ADN, les deux premières bases sont toujours de l'ARN et sont synthétisées par une autre enzyme appelée primase.

Étant donné que l'ADN polymérase nécessite une groupe 3' OH libre pour l'initiation de la synthèse, il peut synthétiser dans une seule direction en prolongeant l'extrémité 3' de la chaîne nucléotidique préexistante. Par conséquent, l'ADN polymérase se déplace le long du brin matrice dans une direction 3'-5', et le brin fille est formé dans une direction 5'-3'. Cette différence permet à l'ADN double brin résultant formé d'être composé de deux brins d'ADN qui sont antiparallèles l'un par rapport à l'autre.


Module 1 : Synthèse de l'oligonucléotide et du dogme central

Le sujet de la dernière conférence était la synthèse des oligonucléotides.

Voyons maintenant comment ce dogme central de la biologie implique différents processus, différents

chimie pour le flux d'informations de l'ADN à la protéine. Quel est le dogme central dans

la biologie? Il doit effectuer certains processus et le premier processus est la réplication, c'est-à-dire faire

la copie de l'ADN existant dans la cellule. Ainsi, une cellule est convertie en deux cellules, les deux

avoir les morceaux de l'ADN.

Après la réplication de l'ADN, l'ADN doit être transcrit en ARN. Il y a plusieurs classes

d'ARN-m ARN c'est-à-dire ARN messager, t ARN ARN de transfert, r-ARN c'est-à-dire ribosomal

ARN. La conversion de l'ADN en ARN est appelée transcription - il peut s'agir d'ARN ribosomique / ou

il pourrait s'agir d'ARN-t les ARN de transfert et c'est ce qu'on appelle la transcription.

Ensuite, l'ARN messager avec l'aide de l'ARN r et de l'ARN t forme la protéine et cela

processus est appelé traduction. Peut-être avez-vous lu ceci dans les livres de biologie du

niveau inférieur, mais nous parlerons de la chimie impliquée dans ces trois processus - l'un est

réplication, une autre est la transcription et la traduction. Dans un premier temps, je parlerai de la réplication.

Les ADN sont répliqués pour former un nouvel ADN bicaténaire.

Une possibilité est que le nouveau brin forme un double brin avec l'ancien brin. Ce

peut-être que les anciens brins restent couplés les uns aux autres, les nouveaux sont

formant un double brin les uns avec les autres. La troisième possibilité est qu'une partie des brins

se compose d'une partie de l'ancien et du nouveau volet.

Donc, en gros, trois possibilités existent. Dans un premier temps, nous devons déterminer le chemin par lequel

L'ADN est copié. Qu'appelle-t-on réplication conservatrice ? Si ça passe

voie conservatrice, les anciens brins restent les uns avec les autres et les nouveaux brins sont les

les brins filles restent les uns avec les autres. En cas de voie semi-conservatrice, l'ancien

et les nouveaux se combinent pour former une double hélice. Pour la voie de dispersion,

chaque brin est composé de l'ancien et du nouveau.

Si votre ADN initial est de couleur rouge et que le et le nouvel ADN, c'est quand il est fait que

nouveaux ADN, il est coloré comme ça ok.

Alors, que se passera-t-il dans la réplication conservatrice ?

L'ancien ADN est réuni pour former la double hélice et de nouveaux brins d'ADN se forment également

double hélice entre elles. L'ADN contient beaucoup d'azote dans les bases et chaque base

contient plus d'un azote. Si les bactéries sont autorisées à se développer dans le chlorure d'ammonium

milieu puis l'azote provient du chlorure d'ammonium. Donc, si vous utilisez de l'ammonium

chlorure ne contenant que du niveau 15N (isotope lourd de l'azote) l'ADN qui sera

formé ici ne se compose que de 15N initialement. Maintenant, ces bactéries sont transférées à la normale

milieu chlorure d'ammonium contenant 14N, c'est-à-dire un isotope plus léger de l'azote et laissé à

croître d'un cycle. Que va-t-il se passer ?

En réplication conservatrice, vous aurez un ADN lourd composé de seulement 15N et un léger

L'ADN se compose de seulement 14N. Il y aura une différence de poids moléculaire significative entre

cette double hélice d'ADN. Si vous effectuez une centrifugation, l'ADN le plus lourd s'accumulera au

côté inférieur du tube de centrifugation et le plus léger doit être au niveau supérieur à

le plus lourd. S'il suit une voie prudente, cela doit être observé. Mais en fait

Considérons maintenant les trois possibilités. S'il est semi-conservateur, que se passera-t-il ?

Après le premier cycle (c'est-à-dire lorsque les 2 brins deviennent 4 brins), on s'attend à ce que nous

ont deux brins d'ADN ayant chacun un brin 14N et un brin 15N. Ce sera

intermédiaire entre ce entièrement 14N et entièrement 15N et nous nous attendons à une bande entre ces

deux. Ainsi, il ne devrait y avoir qu'une seule bande après le premier cycle s'il est semi-conservateur.

S'il est dispersif, 50 pour cent de cela proviendra de l'ancien brin et 50 pour cent

du nouveau brin. Ainsi, le poids moléculaire de ces ADN sera similaire car ce

est 50 50. Donc, il n'y aura pas de différence entre vous avez 4 brins et dont 50

pour cent est le bleu clair. Ici aussi, vous aurez 4 quatre brins et sur ces 50 pour cent

est le bleu clair. Ainsi, leur poids moléculaire sera le même. Après le premier cycle, vous

ne peut pas faire la distinction entre les modes dispersif et semi-conservateur.

Mais il peut distinguer les conservateurs. La fameuse expérience a été faite par

Meselson Stahl. Après le premier cycle, il a été constaté qu'il n'y a qu'une seule bande et qu'elle est

supérieur à la première bande qui n'était constituée que d'ADN nivelés 15N. Tu dois partir

pour le deuxième cycle afin de distinguer entre le dispersif et le semi

Il y a un autre diagramme schématique où les anciens brins sont mentionnés par D et le

le nouveau volet est mentionné par L. Pour la voie conservatrice, il devrait y avoir deux types de

ADN-DD et LL. Donc, vous devriez voir deux groupes et c'est écrit ici. Après le premier

cycle, la bande initiale constituée uniquement de DD devrait avoir deux bandes.

Pour les semi-conservateurs, si vous avez ce DD, vous devriez voir un DL à un niveau légèrement supérieur

que DD. Parce qu'il aura un poids moléculaire inférieur à celui du DD. En cas de dispersion

voie, 50 pour cent est couvert par les nouveaux brins d'ADN et le reste 50 pour cent est l'ancien

Lorsque vous passerez à la deuxième génération de la voie désormais semi-conservatrice, vous aurez

Si c'est comme dispersif, que se passera-t-il ? Ici, après la deuxième génération, il y a

8 brins. Sur ces huit, 6 brins proviennent en fait des brins nouvellement générés

et deux sont les anciens brins. Ainsi, le poids moléculaire de cet ADN est essentiellement de 25

Ce sera 75 pour cent de L et 25 pour cent de D. Ce sera un peu du côté inférieur de

le LL, mais ce sera entre LL et DL. Pour la voie semi-conservatrice, après la seconde

génération c'est LL pur, c'est LD et c'est 75 pour cent L et 25 pour cent D. Donc,

Meselson Stahl est arrivé à la conclusion qu'il est en fait semi-conservateur.

Ainsi, la réplication de l'ADN est semi-conservatrice.

Comme la réplication de l'ADN est semi-conservatrice, ces deux brins ont besoin d'une certaine séparation pour commencer

réplication. L'ancien brin servira de modèle pour fabriquer un nouveau brin. Inévitablement le

la question se posera qu'il existe une stabilité de cette double hélice. Donc, il faut se détendre

la double hélice. N'oubliez pas qu'un brin passe de 5 premiers à 3 premiers, un autre brin

passe de 3 premiers à 5 premiers.

Ainsi, la première étape nécessaire est que l'ADN doit être déroulé. Cela signifie, double hélice

doivent être convertis en simple brin simple hélice, puis de nouveaux brins peuvent être

synthétisé à ce sujet. Pourquoi est-il semi-conservateur ? Vous devez séparer les nouveaux brins

des anciens brins. Au fur et à mesure que la synthèse progresse, vous créez ces nouveaux brins. Cette

le nouveau brin sera déjà attaché à l'ancien brin. Maintenant, qui fait ça en fait ?

Qui perturbe cette hélice ? Il doit y avoir quelque chose qui est ce briseur à double hélice.

Vous devez casser la double hélice à un moment donné et ensuite cela doit être

progressé plus loin. Une fois cette partie terminée, la synthèse doit progresser. Brise-hélice

qui est une enzyme qui brise les liaisons hydrogène entre deux brins et progresse lentement

devant. Au fur et à mesure de son déroulement, de nouveaux brins d'ADN sont synthétisés et ce point est appelé le

Une enzyme appelée hélicase agit comme un briseur d'hélice. Après avoir brisé l'hélice, ces deux

les brins veulent à nouveau vraiment revenir au double brin en formant le même Watson

Crick Base paires. Donc, quelque chose doit également être là qui maintiendra ces deux séparés

brins. Parce que cela doit être séparé pendant un certain temps jusqu'à la synthèse des autres nouveaux

les brins sont complets, sinon ils reviendront et se rejoindront ou se recuiront à nouveau. Donc,

la question suivante est qui détient les brins simples générés à partir du double brin ?

Les protéines SSB, c'est-à-dire les protéines de liaison simple brin, stabilisent ces brins simples. Alors, ces

les brins ne retombent pas et ne s'hybrident pas avec eux-mêmes ou ne s'hybrident pas avec l'autre qui est

Si vous essayez de dérouler la double hélice, les espaces entre les rainures majeures et mineures

diminuer. Cela créera un super enroulement devant les hélices. À un moment donné, il

sera très difficile d'ouvrir la partie de l'ADN que vous souhaitez répliquer.

Pourquoi y a-t-il un super-enroulement ? Chaque fois qu'une hélice est retirée, vous verrez toujours qu'il

sera super enroulé à l'avant. Cela signifie qu'une force qui ne veut pas permettre

un déroulement plus poussé de l'ADN. Maintenant, ce super enroulement peut être empêché par une enzyme

appelée ADN topoisomérase. Quand il y a super enroulement, la meilleure façon de réduire cette tension

en raison du super enroulement, il faut entailler ou couper la chaîne à un certain point. La chaîne qui va

below the in order to avoid or reduce the super coiling that will turn around and go to the

As the helicase progresses you need to cut or nick the DNA at difference points to reduce

This topoisomerase will cut DNA. When copying of the DNA is done, that cuts can be

sealed again. So, topoisomerase takes care of the super coiling. Number 4 is that in case

of DNA when you have a DNA strand like this 5 prime to say 3 prime direction. Les

other strand also has to be copied but that is a little bit complicated. We will go to that

aspect later on. The enzyme called DNA polymerase adds the oligonucleotide one after

un autre. Remember DNA polymerase works by from 5 prime to 3 prime direction.

3 prime OH is attacking the 5 prime triphosphate.

There is a problem of copying this or making the complementary DNA for the original

DNA which runs from 5 prime to 3 prime direction. There is no such problem for the

other strand. For the other strand, the DNA synthesis can start from here because now

this is the 5 prime and going to the 3 prime. What happens to the complementary strand?

It has got a 3 prime OH and there is another oligonucleotide which will have a 5 prime

triphosphate. So, this OH will attack the phosphate, that goes out and that forms the

phosphodiester linkage. So, one synthesis is not a problem because there is no the

direction of the movement of the helicase or the replication fork. In this case, as the

helicase moves, the replication also moves to the right side. The synthesis of the

complimentary DNA strands which runs from 3 prime to 5 prime direction is not a

problème. Because the synthesis of the complementary DNA strand moves towards 5

Also in complementary strand, DNA polymerase does the synthesis of oligonucleotide.

There is a problem of directionality. Our system the biological system has sorted out this

problème. DNA synthesis cannot take place on a strand where there is no portion of any

double strand. So, you cannot start the DNA synthesis. If you can remember the Sangers

method there is something is called a primer. DNA polymerase can work towards 5

prime-3 prime direction in presence of a slight piece of double stranded DNA i.e primer.

Tiny portion of the double strand could be a DNA RNA double strand or it could be a

In this case the primers are RNA primers and these RNA primers are synthesized. Là

must be some enzyme which will synthesize this primer. So, these primers are

synthesized by an enzyme called primase. Both the strands are now called template

strands because the strands are separated and they act as a template to synthesize the new

complementary strands. In one case, there is no problem because the direction of

synthesis matches with the progress of the replication fork or the helicase.

Let us consider this strand where there is no problem because here continuous DNA

synthesis takes place. By the way this is called the leading strand and this is what is

called the lagging strand. This is called lagging strand because the DNA synthesis cannot

be continuous. So, they are made in pieces. However, in the leading strand DNA

synthesis is continuous because in that case the 5 prime to 3 prime DNA synthesis is

matching with the progression of the replication fork and the helicase.

Now this is the reaction where the 3 prime is attacking the 5 prime phosphate and then

This is your leading strand that runs from 5 prime to 3 prime direction and here is the

lagging strand which runs from 5 prime to 3 prime in this direction. There is this RNA

primer that has to be synthesized by primase and then the DNA polymerase comes and

adds the nucleotide according to the sequence in the leading strand. In case of the

lagging strand, the synthesis has to go towards this direction i.e 5 prime to 3 prime. À

first, RNA primer is made and then The DNA polymerase strats the synthesis.

Remember this is going in the opposite direction of the replication fork.

The origin of the replication fork is at the point where it started, but then this is

continuously moving. This is done along with this RNA primer. So DNA polymerase

now jumps back here to make this strand from the 5 prime to 3 prime direction because it

is lagging behind. So, it has to go back and then again start synthesizing the piece of

ADN. But every time when it starts it needs a piece of double strand here.

Only one RNA primer serves for the leading strand, but you need several RNA primers

for the lagging strand. The RNA primers are by the way joined here join to the new piece

d'ADN. Every time it comes to the starting point of the RNA. So, it again goes back and

makes the RNA. The RNA primer is again made and then the DNA synthesis takes place

up to this point. At the end of the game, you have the DNA which are made in pieces or

fragments. So, this is called the lagging strand because here the DNA synthesis is not

completed. In leading strand, DNA synthesis is almost complete except the first primer

that has to be removed later on.

But here the DNA is synthesis takes place in fragments. This fragments are called

Okazaki fragments. So, once the synthesis is all done then what will happen? Pour le

leading strand, you have to take this RNA primer out and this should be replaced by a

ADN. This portion should only contain DNA. So, this RNA has to be chopped out

making it free and then you add the piece of DNA to ligate this position.

So, you get the complete daughter strand which is complementary to the leading strand.

For the lagging strand, there are more work to do. This has to be chopped off because

here are the DNA. So, that will be chopped off and that will be replaced by DNA. Mais

the problem is that there is no connectivity between this part of the DNA and this new

DNA will replace the RNA. So, you have to do ligation.

DNA ligase comes and adds these DNA pieces. You need joining of these two ends and

that is done by DNA polymerase. DNA polymerase can only do addition from one end

and then add all the time. But if there are two DNA fragments facing each other then

there is a nick in between. The nick can only be repaired by DNA ligase.

So, basically what we have learned? We have learned that first of all DNA replication is

semi conservative. As DNA replication is semi conservative in nature, the two old

strands have to be separated. For separation, you need an enzyme called helicase.

You need SSB protein i.e single stranded binding proteins which will stabilize the two

isolated strands. Then what happens? Primers are synthesized. Primers are made of

ARN. The RNA primers bind to the old DNA strand. The DNA synthesis starts because

DNA polymerase cannot work on it. RNA primers have to be synthesized and then the

synthesis starts. Who does the synthesis? That is the DNA polymerase.

There are different categories of DNA polymerase. DNAs polymerase 3 does the

synthesis by putting the oligonucleotides one after another depending on the sequence of

the leading strand. Now there is this leading strand. There is no problem because it runs

the synthesis runs from the 5 prime to 3 prime. It runs towards the direction of the

movement of the helicase or movement of your replication fork. The lagging strand runs

from 5 prime to three prime. So, the complementary strand should run from 5 prime to 3

prime in a direction opposite to the movement of the replication fork or the helicase.

In that case, the synthesis has to be taken in fragments, the RNA primer is synthesized

and then the DNA synthesis starts by the DNA polymerase. But as it goes to the origin of

the replication, it has to go back and then again synthesize the RNA primer to start the

synthesis of the DNA. When it comes to the almost end it stops. Here again goes back

and then synthesize RNA primers by primase.

Now RNA primer and this DNA are joined. This DNA at this point is not joined to the

RNA because the synthesis started from this and ended here. So, there is a gap i.e nick

between these portions. Now what will happen? DNA polymerase 1 takes care of this

replacing the RNA primers by DNA.

But there is still nicking. DNA piece is not connected to the new the DNA piece which is

replacing the primer. As here it runs in the opposite direction there will be a

disconnection between these fragments. These are called Okazaki fragments. So, after

this the DNA ligase comes and joins these nicking points. So, that is the whole story

about the replication of DNA. So, you see it is a very complicated process. De nombreux

enzymes are involved here- helicase i.e a helix breaker, topoisomerase that takes care of

This primase makes the primers. There are two types of DNA polymerase. One is DNA

polymerase 3 which does the synthesis. DNA polymerase 1 takes care of the replacement

of the RNA primers and replaced by the DNA. Finally, DNA ligase joins the Okazaki

fragments to make the complete piece of the complementary strand. So, that is the story


Importance

From the time of their discovery DNA polymerases have paved the way to new understandings of how DNA is replicated and how it is transcribed. They have also been crucial to the development of DNA sequencing and PCR, upon which much of modern biotechnology is built. Today polymerases are the core tools for DNA labelling, sequencing and amplification. DNA polymerases are also intrinsic components for the development of molecular diagnostics for personalised medicine. They are at the forefront, for example, of techniques to detect genomic alterations that can cause diseases like cancer or cause patients to experience adverse reactions to drugs.


Why are nucleotides added to 3' end?

The DNA is only copied in the 5' to 3' direction because eukaryotic chromosomes have many origins for each chromosome in keeping with their much larger size. If some were copied in the other direction, mistakes will happen. It keeps every cell division on the same page, so to speak.

Because DNA synthesis can only occur in the 5' to 3' direction, a second DNA polymerase molecule is used to bind to the other template strand as the double helix opens. This molecule synthesizes discontinuous segments of polynucleotides, called Okazaki fragments. Another enzyme, called DNA ligase, is responsible for stitching these fragments together into what is called the lagging strand.

The mechanism of DNA ligase is to form two covalent phosphodiester bonds between 3' hydroxyl ends of one nucleotide, ("acceptor") with the 5' phosphate end of another ("donor"). The two "sticky ends" have to be in opposite directions for replication of the entire DNA molecule to be complete.

The average human chromosome contains an enormous number of nucleotide pairs that are copied at about 50 base pairs per second. Yet, the entire replication process takes only about an hour. This is because there are many replication origin sites on a eukaryotic chromosome. Therefore, replication can begin at some origins earlier than at others. As replication nears completion, "bubbles" of newly replicated DNA meet and fuse, forming two new molecules.


Voir la vidéo: DNA replication - 3D (Décembre 2021).