8.11
Réparation par Excision de Nucléotides
Distorsion et Dommages à l'ADN
Les cellules sont régulièrement exposées à des mutagènes, des facteurs environnementaux qui peuvent endommager l’ADN et…
La réparation par excision de nucléotides, ou NER, corrige les lésions d’ADN volumineuses causées par les rayons UV et les agents chimiques cancérigènes.
Ces lésions volumineuses, telles que les dimères de pyrimidine, déforment l’hélice de l’ADN et interfèrent avec la réplication et la transcription de l’ADN.
Chez E. coli, les protéines de réparation UvrA et UvrB forment un complexe qui scanne l’ADN génomique à la recherche de lésions structurelles.
Une fois qu’il rencontre une lésion, l’UvrA se dissocie, ce qui fait que UvrB se lie étroitement à l’ADN déformé.
L’UvrB lié à l’ADN recrute ensuite UvrC, une endonucléase, qui fait une incision de chaque côté de la lésion.
Ensuite, l’hélicase UvrD déroule l’ADN et excise le fragment portant la lésion.
Après l’excision, l’ADN polymérase comble l’espace avec de nouveaux nucléotides complémentaires, et l’enzyme ADN ligase scelle l’espace entre le nouvel et l’ancien ADN, complétant ainsi la réparation.
Alternativement, si une ARN polymérase transcrivant activement rencontre la lésion volumineuse, elle peut recruter directement l’UvrB sur le site de la lésion.
Cela déclenche la réparation par excision de nucléotides couplée à la transcription qui se déroule de la même manière que la NER normale pour terminer la réparation et poursuivre la transcription.
Q1: What types of DNA damage does nucleotide excision repair fix?
Nucleotide excision repair fixes bulky DNA lesions caused by UV radiation and chemical carcinogens, such as pyrimidine dimers. These lesions distort the DNA helix and interfere with DNA replication and transcription. If left unrepaired, they can cause mutations leading to cancer or disease depending on which DNA sequences are disrupted.
Q2: How do UvrA and UvrB proteins identify damaged DNA in prokaryotes?
In E. coli, UvrA and UvrB form a complex that scans genomic DNA for structural lesions. When the complex encounters a lesion, UvrA dissociates and UvrB binds tightly to the distorted DNA region. This recognition of physical aberrations allows the repair machinery to flag the damaged area for removal and repair.
Q3: What is the role of UvrC endonuclease in nucleotide excision repair?
UvrC is an endonuclease recruited by DNA-bound UvrB that makes incisions on either side of the lesion. These cuts allow the damaged DNA fragment to be excised from the strand. Following excision, DNA polymerase fills the gap with new complementary nucleotides, and DNA ligase seals the repair.
Q4: How does transcription-coupled nucleotide excision repair differ from regular NER?
Transcription-coupled NER is initiated when an actively transcribing RNA polymerase encounters a bulky lesion and directly recruits UvrB to the damage site. This alternative pathway proceeds identically to regular NER but is triggered by transcription blockage rather than routine DNA scanning, allowing repair and transcription to resume.
Q5: Why do eukaryotes require more proteins than prokaryotes for nucleotide excision repair?
Unlike prokaryotes, which use three proteins—UvrA, UvrB, and UvrC—eukaryotes employ more than a dozen proteins to regulate nucleotide excision repair. This increased complexity reflects the greater size and organization of eukaryotic genomes and the need for more sophisticated damage recognition and coordination mechanisms.
Q6: What happens when nucleotide excision repair genes are mutated in humans?
Mutations in the NER pathway cause diseases such as Xeroderma pigmentosum, associated with a 2000-fold increase in skin cancer incidence. XP patients are highly sensitive to UV exposure, developing severe burns after brief sunlight exposure, and often show premature aging and neurological abnormalities. Without functional repair, DNA damage accumulates, leading to abnormal cell death or cancerous tumors.
Q7: What is the final step after DNA polymerase fills the gap in nucleotide excision repair?
After DNA polymerase fills the gap with new complementary nucleotides, the enzyme DNA ligase seals the gap between the new and old DNA strands. This ligation completes the nucleotide excision repair process and restores the integrity of the DNA molecule.