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7.5:

ADN polymérases translésionnelles

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Molecular Biology
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Translesion DNA Polymerases

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Pendant la réplication, un clamp glissant ou pince coulissante, qui est une sous-unité bêta dans les bactéries, ou proliferating cell nuclear antigen-PCNA-chez les eucaryotes, fixe la polymérase à l’ADN à mesure qu’elle se déplace le long du brin, catalysant la nouvelle synthèse de l’ADN. Lorsque cette polymérase réplicative est bloquée sur une base ou une région endommagée, des enzymes spécialisées modifient de façon covalente ce clamp glissant par l’ajout d’ubiquitine ou de protéines SUMO. La modification déclenche la libération de la polymérase réplicative et le recrutement d’une polymérase spéciale, appelée ADN polymérase de translésion ou TLS polymérase, sur le site endommagé par des interactions avec le clamp.Ensuite, la TLS polymérase insère un nucléotide à travers le site endommagé dans un processus appelé synthèse translésionnelle de l’ADN. Une fois que la chaîne d’ADN naissante s’est étendue au-delà de la lésion, la modification chimique est détachée du clamp. Et la TLS polymérase est commutée avec l’ADN polymérase réplicative de la cellule.Avec la liaison de la polymérase réplicative, la réplication précise de l’ADN reprend. Contrairement à la réparation des dommages, il n’y a pas de restauration de la séquence d’ADN originale et les dommages, ou lésions, seront toujours présents dans l’ADN. Le phénomène est donc décrit comme une tolérance aux dommages.Pendant la réplication, alors que certains polymères TLS peuvent ajouter les nucléotides corrects au nouveau brin par hasard, d’autres peuvent être sujets à des erreurs qui donnent lieu à des mutations. Le type de lésion détermine souvent la précision de la polymérase. Par exemple, lorsque l’erreur se trouve sur un site abasique, il n’existe aucune information de codage permettant à la polymérase d’ajouter le bon nucléotide pendant la réplication.Chez les archées, la polymérase Dpo4 ajoute préférentiellement une adénine en face d’un site abasique. Mais d’autres polymérases peuvent réparer des lésions similaires de différentes manières.

7.5:

ADN polymérases translésionnelles

Les polymérases de translésion (TLS) sauvent les ADN polymérases bloquées sur les sites de bases endommagées en remplaçant la polymérase réplicative et en installant un nucléotide sur le site endommagé. Ce faisant, TLS laisse plus de temps à la cellule pour réparer les dommages avant de reprendre l’ADN normal réplication.

Les polymérases TLS sont présentes dans les trois domaines de la vie : les archées, les bactéries et les eucaryotes. Parmi les différentes classes de polymérases TLS, les membres de la famille Y sont équipés de structures spécialisées optimisées pour effectuer la synthèse d’ADN TLS.

Malgré le partage de similitudes structurelles, les polymérases de la famille Y diffèrent des polymérases réplicatives de certaines manières clés qui leur permettent d’effectuer TLS. Les polymérases de la famille Y n’ont pas le domaine d’exonucléase de relecture 3′-à-5′ des ADN polymérases réplicatives qui leur permet de relire le brin nouvellement répliqué. Une autre différence clé est le site actif plus grand et plus ouvert des polymérases TLS de la famille Y qui peuvent s’adapter à des bases volumineuses et chimiquement modifiées, y compris des bases liées de manière covalente dans un dimère thymine-thymine.

Pendant la synthèse de l’ADN TLS, la polymérase TLS doit étendre le brin au-delà de l’insertion à travers le site endommagé. Si la polymérase réplicative est rétablie juste après que la polymérase TLS insère une base, l’activité de relecture 3’ à 5’ de l’exonucléase de la polymérase réplicative reconnaîtra et éliminera la base insérée. La longueur d’extension par la polymérase TLS dépend de la voie suivie. Pour une voie non mutagène, le nombre d’insertion peut être de 5, tandis que pour une voie de décalage du cadre de lecture, l’insertion aura une longueur de 4 nucléotides.

Suggested Reading

  1. Goodman, Myron F., and Roger Woodgate. "Translesion DNA polymerases." Cold Spring Harbor perspectives in biology 5, no. 10 (2013): a010363.