6.10:

6.10: ADN topoisomérases

DNA Topoisomerases

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

DNA Topoisomerases

6.9: Mismatch Repair

6.11: Telomeres and Telomerase

30,696 Views

•

02:02 min

•

November 23, 2020

Overview

Les topoisomérases sont des enzymes qui détendent les molécules d’ADN surenroulées au cours de divers processus cellulaires, y compris la réplication et la transcription de l’ADN. Ces enzymes régulent le surenroulement positif et négatif de l’ADN sans modifier la séquence nucléotidique. Le sous-enroulement dans le sens inverse des aiguilles d’une montre produit un ADN surenroulé négativement.

Types et mécanisme d’action

Les topoisomérases sont divisées en deux types principaux. Les topoisomérases de type I agissent sur un brin d’ADN double brin et sont divisées en trois catégories : IA, IB et IC. Le type IA forme une liaison covalente avec l’extrémité 5′ du brin d’ADN clivé et élimine les superbobines négatives. Il crée une percée monocaténaire que le brin opposé peut passer, résultant en une molécule d’ADN localement démêlée. Le type IB forme une liaison covalente avec l’extrémité 3′ du brin brisé d’ADN et peut détendre à la fois l’ADN superenroulé positivement et négativement. L’enzyme fait tourner le brin simple brisé autour du brin opposé, détorsadant l’ADN au cours du processus. Le type IC se trouve principalement dans les archées et a un mécanisme similaire à celui du type IB. La plupart des topoisomérases de type I ne nécessitent pas d’ATP pour détendre l’ADN superenroulé. À l’exception de la gyrase inverse, cette topoisomérase de type IA unique nécessite de l’ATP et génère des superenroulements d’ADN positifs plutôt que de les dérouler.

Les topoisomérases de type II sont des enzymes dépendantes de l’ATP qui coupent les deux brins d’une double hélice d’ADN. Ils sont divisés en deux sous-types, Type IIA et Type IIB. Ces sous-types se distinguent par leur structure et l’emplacement de leurs domaines protéiques. Les deux sous-types ont des mécanismes similaires ; ils transfèrent une boucle d’ADN superenroulé intact à travers le double brin cassé, démêlant ainsi la bobine d’une boucle. La gyrase bactérienne, qui appartient aux topoisomérases de type IIA, peut introduire un superenroulement négatif dans l’ADN et est donc différente de toutes les autres topoisomérases connues.

Transcript

Le déroulement de la double hélice de l’ADN pendant la réplication entraîne un enroulement excessif dans les régions situées en amont de la fourche de réplication. De plus, un surbobinage peut se produire lorsque l’ADN se retord sur lui-même en raison de l’incapacité des extrémités de l’ADN à tourner librement pour soulager la contrainte de torsion. Cette torsion inhibe davantage le déroulement de l’ADN, bloquant ainsi les processus cellulaires vitaux tels que la réplication de l’ADN.

Pour faire face à ce problème de bobinage, les cellules ont des enzymes connues sous le nom d’ADN topoisomérases qui ont à la fois une activité nucléase et ligase. C’est-à-dire que ces enzymes rompent de façon réversible puis reconnectent les liaisons phosphodiester dans l’ADN pour éliminer la souche de torsion dans l’ADN surbobiné. Les ADN topoisomérases se divisent en deux catégories.

Les ADN topoisomérases de type I sont indépendantes de l’ATP et agissent en coupant une liaison entre des nucléotides sur un seul brin de l’ADN double brin. Le brin d’ADN non endommagé passe ensuite à travers l’espace dans le brin endommagé dans la cavité supérieure de l’enzyme. Enfin, l’enzyme lie les extrémités cassées des brins d’ADN et produit une molécule d’ADN localement détendue.

Les ADN topoisomérases de type II, par contre, sont dépendantes de l’ATP et agissent sur le surenroulement de l’ADN où l’ADN est emmêlé autour de lui-même. L’enzyme crée une rupture de double brin dans une boucle de la double hélice de l’ADN avant d’aider la boucle ininterrompue à traverser cette rupture par une réaction dépendante de l’ATP. Ensuite, en utilisant l’énergie d’un deuxième ATP, l’ADN topoisomérase de type II scelle les extrémités cassées des brins d’ADN et se détache finalement de l’ADN, laissant derrière elle une hélice d’ADN démêlée.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for

Tags

Topoisomérases d’ADN déroulement de l’ADN fourche de réplication surenroulement contrainte de torsion activité nucléase activité ligase topoisomérases de type I topoisomérases de type II dépendantes de l’ATP cassures double brin