13.5: Réplication chez les procaryotes
Aperçu
La réplication de l’ADN comporte trois étapes principales : l’initiation, l’allongement et la fin. La réplication des procaryotes commence lorsque les protéines de l’initiateur se lient à l’origine unique de la réplication (ori) sur le chromosome circulaire de la cellule. La réplication se poursuit ensuite autour du cercle entier du chromosome dans chaque direction à partir de deux fourches de réplication, résultant en deux molécules d’ADN.
De nombreuses protéines travaillent ensemble pour reproduire le chromosome
La réplication est coordonnée et réalisée par une foule de protéines spécialisées. La topoïsomerase brise un côté de la colonne vertébrale à double brin de phosphate-sucre d’ADN, permettant à l’hélice d’ADN de se détendre plus rapidement, tandis que l’hélicase brise les liens entre les paires de base à la fourche, séparant l’ADN en deux brins de modèle. Les protéines qui lient les molécules d’ADN à brin unique stabilisent les brins au fur et à mesure que la fourche de réplication se déplace le long du chromosome. L’ADN ne peut être synthétisé que dans la direction de 5' à 3', de sorte qu’un brin du modèle , le brin principal, est allongé en continu, tandis que l’autre brin, le brin à la traîne, est synthétisé en morceaux plus courts de 1000-2000 paires de base appelées fragments d’Okazaki.
Plusieurs polymérases participent à l’élongation
Une grande partie de la recherche pour comprendre la réplication de l’ADN procaryote a été effectuée dans la bactérie Escherichia coli, un organisme modèle couramment utilisé. E. coli a 5 polymérases d’ADN : Pol I, II, III, IV, et V. Pol III est responsable de la majorité de la réplication d’ADN. Il peut polymériser environ 1 000 paires de base par seconde. Ce rythme étonnant permet aux machines présentes dans les deux fourches de réplication de dupliquer le chromosome E. coli — 4,6 millions de paires de base — en environ 40 minutes. L’ADN polymérase I est également bien caractérisé; son rôle principal est d’enlever les amorces d’ARN dès le début des fragments d’Okazaki sur le brin à la traîne.
Quand la division dépasse la duplication
Dans des conditions de croissance favorables, E. coli se divisera toutes les 20 minutes, soit environ la moitié du temps qu’il faut pour reproduire le génome. Comment est-ce possible lorsque les deux cellules filles doivent avoir leur propre ADN? Les scientifiques ont constaté que les bactéries peuvent commencer une autre série de réplication de l’ADN à partir de l’origine de la réplication avant le premier tour est terminé; cela signifie que les cellules filles reçoivent un chromosome qui est déjà en cours de copie et sont prêts à se diviser à nouveau très rapidement.
