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Qu’est-ce que l’ADN polymérase ?
Plusieurs biologistes moléculaires supposaient que la première molécule d’ADN était l’origine de la vie sur terre. Après de nombreuses années de recherches et de travaux, ce raisonnement n’a pas été prouvé. Désormais, il a été déterminé que la synthèse et la réplication de l’ADN requièrent une grande quantité de protéines. Cette dernière conclut que l’ADN et ses mécanismes ne sont apparus que plus tard dans la vie. Par conséquent, l’information génétique se transmet de génération en génération. C’est ce qui permet d’analyser les marqueurs génétiques comme dans un test de paternité.
Les informations génétiques
Les informations génétiques sont stockées, modifiées et transférées de manières différentes dans les organismes. Ces derniers facilitent le décodage de notre ADN et permettent une meilleure comparaison avec les autres organismes. Ce dernier permet d’éclaircir l’évolution de la vie sur Terre.
La polymérisation
Le processus de duplication de l’ADN génomique ainsi que de sa copie est appelé réplication de l’ADN. Par la suite, la polymérisation de nouveaux brins s’effectue à l’aide de l’ADN polymérase et d’autres enzymes présents dans le processus. Les ADN polymérases sont des enzymes à multiples sous-unités ayant pour rôle d’ajouter des nucléotides sur les brins déjà existants des molécules d’ADN.
Cette polymérase a été découverte par Arthur Kornberg en 1956 dans les lysats d’Escherichia coli après avoir trouvé une nouvelle chaîne d’ADN. Ces enzymes se trouvent dans les cellules eucaryotes et procaryotes. En effet, chaque organisme est doté d’un grand nombre d’ADN pols ayant une activité polymérase différente dans chaque processus biochimique.
Le nombre d’ADN polymérases
Le nombre d’ADN polymérases réplicatives dans un organisme détermine la complexité de son génome et de son processus de réplication. Faisant partie des éléments essentiels du processus de réplication, l’ADN polymérase a pour rôle de faire intervenir une molécule d’ADN à double brin dans le but de les copier en deux molécules identiques. Par la suite, les brins déjà existants vont créer de nouveaux brins correspondants. En bref, l’ADN polymérase est l’élément permettant à l’ADN de se répliquer, comme dans le cas de la réalisation d’un test adn lien de parenté.
Les structures de l’ADN polymérase
Les ADN polymérases de chaque organisme vivant ont été isolés et analysés. En partant de la similarité de leurs séquences, elles se divisent en sept familles : A, B, C, D, X, Y et RT. La caractérisation des structures de l’ADN polymérase se produit comme suit :
Famille A
Les ADN polymérases de la famille A se divisent en polymérases réplicatives et réparatrices. Pendant le processus catalytique de synthèse de l’ADN, les polymérases réplicatives relient des nucléotides libres à des brins d’ADN matrice.
Famille B
Les ADN polymérases de la famille B prennent part à la réplication de l’ADN. Elles catalysent la synthèse du brin principal ainsi que du brin secondaire. Ce dernier est synthétisé sous forme d’oligonucléotides de petites formes appelées ADN d’Okazaki.
Famille X
Elle est constituée de l’ADN polymérase pol β des eucaryotes. Ils interviennent dans la réparation des sites endommagés par le peroxyde d’hydrogène et des rayonnements ionisants.
Famille Y
Elle contient la pol IV, notamment un ADN polymérase contenant les sources d’une mutagenèse non ciblée. Elle est exprimée par le gène dinB après avoir déterminé les dommages à l’ADN.
Les 2 principales fonctions de l’ADN polymérase
La réplication de l’ADN
Il s’agit d’un processus discontinu nécessitant plus d’un pol ADN afin de pouvoir travailler sur les brins de tête et de queue. Dans le cas des eucaryotes, le processus est élaboré par la primase qui se charge de synthétiser une courte séquence d’ARN oligonucléotidique sur un ADN matrice dénommée amorce.
La réparation de l’ADN
Elle permet de maintenir l’intégrité des génomes. Elle intervient dans :
- La réparation des cassures de simple et de double brin
- La réticulation des brins
- La perte de bases
- Les modifications de bases
En effet, les différentes sortes de polymérases ont des propriétés biochimiques différentes leur permettant de suivre une variété de voies de réparation dont :
- Les réparations de mésappariement
- Les réparations par excision de nucléotides
- Les réparations par excision de bases
- Les réparations de cassures à double brin
- Les réparations de liaisons transversales entre brins
Facteurs à prendre en compte avant de choisir une polymérase d’ADN
- Thermostabilité : elle concerne les températures élevées que peut tolérer l’ADN polymérase. En outre, il s’agit des conditions spécifiques de cyclage de la PCR pour qu’elle fonctionne normalement.
- Processivité : le nombre de nucléotides que peut incorporer l’ADN polymérase.
- Vitesse d’extension : le temps que prend l’ADN polymérase pour synthétiser le nouveau brin.
- Spécificité : le nombre de cibles indésirables amplifiées à la place de celles qui sont souhaitées.
- Fidélité : c’est l’activité exonucléase ou de correction que possède l’ADN polymérase pour corriger les erreurs.
- Robustesse : le fonctionnement de l’enzyme à l’aide d’un échantillon particulier.
- Efficacité : la capacité de la polymérase à surmonter les inhibiteurs de la PCR.
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