Les fragments d'Okazaki sont des segments d'ADN synthétisés dans la chaîne derrière lors du processus de réplication de l'ADN. Ils portent le nom de leurs découvreurs, Reiji Okazaki et Tsuneko Okazaki, qui en 1968 ont étudié la réplication de l'ADN dans un virus qui infecte la bactérie Escherichia coli.
L'ADN est composé de deux brins qui forment une double hélice, qui ressemble beaucoup à un escalier en colimaçon. Lorsqu'une cellule va se diviser, elle doit faire une copie de son matériel génétique. Ce processus de copie d'informations génétiques est connu sous le nom de réplication de l'ADN.
Lors de la réplication de l'ADN, les deux chaînes qui composent la double hélice sont copiées, la seule différence est la direction dans laquelle ces chaînes sont orientées. L'une des cordes est dans le sens 5 '→ 3' et l'autre dans le sens opposé, dans le sens 3 '→ 5'.
La plupart des informations sur la réplication de l'ADN proviennent d'études réalisées sur la bactérie E. coli et certains de ses virus.
Cependant, il existe suffisamment de preuves pour conclure que la plupart des aspects de la réplication de l'ADN sont similaires chez les procaryotes et les eucaryotes, y compris les humains.
Fragments d'Okazaki et réplication de l'ADN
Au début de la réplication de l'ADN, la double hélice est séparée par une enzyme appelée hélicase. L'ADN hélicase est une protéine qui rompt les liaisons hydrogène qui maintiennent l'ADN dans la structure à double hélice, laissant ainsi les deux brins lâches.
Chaque brin de la double hélice d'ADN est orienté dans la direction opposée. Ainsi, une chaîne a la direction 5 '→ 3', qui est la direction naturelle de réplication et c'est pourquoi elle est appelée brin conducteur. L'autre chaîne a la direction 3 '→ 5', qui est la direction inverse et est appelée un brin retardé.
L'ADN polymérase est l'enzyme chargée de synthétiser de nouveaux brins d'ADN, en prenant comme matrice les deux brins précédemment séparés. Cette enzyme ne fonctionne que dans la direction 5 '→ 3'. Par conséquent, la synthèse continue d'un nouveau brin d'ADN ne peut avoir lieu que dans l'un des brins de matrice (le brin de tête).
Au contraire, le brin étant d'orientation opposée (direction 3 '→ 5'), la synthèse de sa chaîne complémentaire est réalisée de manière discontinue. Cela implique la synthèse de ces segments de matériel génétique appelés fragments d'Okazaki.
Les fragments d'Okazaki sont plus courts chez les eucaryotes que chez les procaryotes. Cependant, les brins conducteurs et retardés se répliquent par des mécanismes continus et discontinus, respectivement, dans tous les organismes.
Formation
Les fragments d'Okazaki sont fabriqués à partir d'un petit morceau d'ARN appelé amorce, qui est synthétisé par une enzyme appelée primase. L'amorce est synthétisée sur le brin matrice retardé.
L'enzyme ADN polymérase ajoute des nucléotides à l'amorce d'ARN préalablement synthétisée, formant ainsi un fragment d'Okazaki. Le segment d'ARN est ensuite éliminé par une autre enzyme puis remplacé par de l'ADN.
Enfin, les fragments d'Okazaki sont attachés au brin d'ADN en croissance grâce à l'activité d'une enzyme appelée ligase. Ainsi, la synthèse de la chaîne retardée se produit de manière discontinue en raison de son orientation opposée.
Références
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. et Walter, P. (2014). Biologie moléculaire de la cellule (6e éd.). Garland Science.
- Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. et Strayer, L. (2015). Biochemistry (8e éd.). WH Freeman and Company.
- Brown, T. (2006). Genomes 3 (3e éd.). Garland Science.
- Griffiths, A., Wessler, S., Carroll, S. et Doebley, J. (2015). Introduction à l'analyse génétique (11e éd.). WH Freeman.
- Okazaki, R., Okazaki, T., Sakabe, K., Sugimoto, K., et Sugino, A. (1968). Mécanisme de croissance de la chaîne d'ADN. I. Discontinuité possible et structure secondaire inhabituelle des chaînes nouvellement synthétisées. Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique, 59 (2), 598–605.
- Snustad, D. et Simmons, M. (2011). Principes de génétique (6e éd.). John Wiley et fils.
- Voet, D., Voet, J. et Pratt, C. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level (5e éd.). Wiley.