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6.6:

Synthèse du brin indirect

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Molecular Biology
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Lagging Strand Synthesis

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Les brins complémentaires de l’ADN double brin se répliquent à des vitesses différentes. Sur un brin, le processus de réplication est continu et rapide. Ce brin fille nouvellement formé est appelé brin avancé.Sur l’autre brin, le processus de réplication est discontinu, relativement lent et commence légèrement plus tard. Ce brin fille est connu sous le nom de brin retardé. L’ADN polymérase ne peut synthétiser l’ADN que dans la direction 5 prime vers 3 prime.Pour cette raison, le brin avancé est synthétisé en continu. Ainsi, l’ADN polymérase ne peut pas synthétiser l’ADN dans une direction 3 prime vers 5 prime sur le brin retardé. Pour faire face à ce problème, la synthèse de l’ADN est effectuée de manière discontinue dans une direction 5 prime vers 3 prime.L’enzyme ADN primase, qui est présente proche de l’ouverture de la fourche de réplication, synthétise plusieurs amorces d’ARN sur le brin retardé au fur et à mesure que l’ADN se déroule. L’ADN polymérase synthétise ensuite l’ADN sur l’extrémité de l’amorce jusqu’à ce qu’elle rencontre l’amorce suivante. Ce cycle de synthèse des amorces par la primase et l’élongation subséquente de l’ADN par la polymérase se poursuit le long du brin retardé.Les fragments courts d’ADN obtenus sont connus comme fragments d’Okazaki. L’enzyme RNase H élimine ensuite les amorces d’ARN intercalées entre les fragments d’Okazaki. Une autre ADN polymérase remplit ensuite les espaces vides laissés après l’élimination des amorces d’ARN.Cependant, l’ADN polymérase ne peut pas remplir les entailles présentes entre les fragments d’Okazaki. Cette dernière tâche est réalisée par l’enzyme ADN ligase, qui joint l’extrémité 3 prime d’un fragment à l’extrémité 5 prime d’un autre afin de transformer le brin retardé discontinu en un brin continu.

6.6:

Synthèse du brin indirect

Pendant la réplication, les brins complémentaires de l’ADN double brin sont synthétisés à des rythmes différents. La réplication commence d’abord sur le brin principal. La réplication commence plus tard, se produit plus lentement et se déroule de manière discontinue sur le brin en retard.

Il existe plusieurs différences majeures entre la synthèse du brin principal et la synthèse du brin retardé. 1) La synthèse du brin principal se produit dans le sens de l’ouverture de la fourche de réplication, tandis que la synthèse du brin retard se produit dans le sens opposé. 2) Pour la synthèse du brin principal, une seule amorce est nécessaire, tandis que plusieurs amorces d’ARN sont nécessaires pour la synthèse du brin en retard. 3) Après la synthèse initiale de l’amorce, le brin principal n’a besoin que d’ADN polymérase pour que la réplication se poursuive,  alors que le brin retardé nécessite plusieurs enzymes, y compris l’ADN polymérase I, la RNase H et la ligase. 4) Le brin principal est synthétisé sous la forme d’un morceau continu, tandis que le brin retardé est synthétisé sous la forme d’une série de morceaux plus courts appelés fragments d’Okazaki. Ainsi, la synthèse des brins en retard est un processus en plusieurs étapes impliquant une coordination sophistiquée entre différentes molécules.

En raison des différentes tailles de génome des procaryotes et des eucaryotes, le processus de synthèse des brins en retard diffère entre eux. La différence la plus importante est la longueur des fragments d’Okazaki. La longueur moyenne des fragments d’Okazaki est d’environ 1000 à 2000 nucléotides chez les procaryotes, mais seulement de 100 à 200 nucléotides chez les eucaryotes.

Suggested Reading

  1. Okazaki, Tsuneko. "Days weaving the lagging strand synthesis of DNA—A personal recollection of the discovery of Okazaki fragments and studies on discontinuous replication mechanism—." Proceedings of the Japan Academy, Series B 93, no. 5 (2017): 322-338.
  2. Hamdan, Samir M., and Antoine M. van Oijen. "Timing, coordination, and rhythm: acrobatics at the DNA replication fork." Journal of Biological Chemistry 285, no. 25 (2010): 18979-18983.
  3. Chagin, Vadim O., Jeffrey H. Stear, and M. Cristina Cardoso. "Organization of DNA replication." Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 2, no. 4 (2010): a000737.