Primosome

Définition

Un primosome est l'ensemble de l'ARN primase et de l'hélicase sur la chaîne tardive de l'ADN, au cours de la réplication de l'ADN. Un primosome est un complexe protéique impliqué dans l'initiation de la réplication de l'ADN. Le primosome, entraîné par l'ADN hélicase, se déplace avec la fourche de réplication, synthétisant l'amorce d'ARN en se déplaçant.

Le primosome humain est un complexe de 340 kilodaltons de primase (ARN polymérase dépendante de l'ADN) et d'ADN polymérase α, qui initie la réplication du génome en synthétisant des amorces chimériques ARN-ADN pour les ADN polymérases δ et ε.

Schéma de travail du primosome :

Le primosome (dans un réplisome) réunit la primase et l'hélicase de l'ADN. L'ADN polymérase I étend un fragment d'Okazaki et élimine l'ARN d'un autre. L'ADN ligase joint ensuite les fragments.

Explications

Les primosomes ne se trouvent que chez les procaryotes. Le primosome se forme chez les procaryotes lorsque la molécule de primase est directement liée à une hélicase d'ADN. Chez les eucaryotes, d'autres protéines remplissent cette fonction.

Un seul primosome est un complexe de sept protéines : ARN primase, ADN hélicase, Aide à l'hélicase, ADN-T, PriA, PriB, PriC.

Processus simplifié

Le primosome est nécessaire pour fixer les amorces d'ARN sur les deux simples brins de l'ADN à amplifier. L'hélicase décompose les brins d'ADN, mais le déroulement et la protection contre les dommages et la rupture sont effectués par des protéines de type gyrase. Les protéines SSb garantissent ensuite que le brin reste ouvert, de sorte qu'aucun nouvel appariement de base ne se produit. Ils ont pour ainsi dire une fonction d'isolation temporaire.

Ensuite, les primases synthétisent les amorces et dès que les ADN polymérases commencent, l'allongement peut commencer. Sur le brin suivant, le primosome reste une partie du complexe de réplication, car il y a constamment de nouvelles amorces d'ARN pour les fragments d'Okazaki qui surviennent ici sont nécessaires.

⭐ Toutes les transactions des primosomes sont hautement coordonnées par autorégulation grâce à l'activation/inhibition alternée des centres catalytiques. Cette coordination est médiée par le petit domaine C-terminal de la sous-unité accessoire de la primase, qui forme un complexe étroit avec la matrice : amorce, fait la navette entre les sites actifs de la primase et de l'ADN polymérase et détermine leur accès au substrat.

Processus détaillé

Dans tous les organismes eucaryotes, la réplication du génome dépend de l'activité du primosome, un complexe de quatre sous-unités d'ADN primase et d'ADN polymérase α (Polα).

Le primosome initie la synthèse des brins leader et retardateur en produisant des amorces chimériques ARN-ADN, nécessaires au chargement du facteur de réplication C (RFC), de l'antigène nucléaire des cellules en prolifération (PCNA) et des ADN polymérases réplicatives δ et ε.

À chaque origine, le primosome n'est impliqué qu'une seule fois pour l'initiation du brin principal, alors qu'il démarre chaque fragment d'Okazaki sur le brin retardé synthétisé de manière discontinue. Compte tenu de la taille des fragments d'Okazaki (165 pb) et des amorces chimériques (30 à 35 nucléotides), le primosome synthétise jusqu'à 20 % du brin retardé et, par conséquent, environ 10 % du génome.

Au cours de la maturation des fragments d'Okazaki, l'ARN et une partie importante de la trace d'ADN d'une amorce chimérique sont supprimés. En conséquence, l'ADN synthétisé par Polα représente environ 1,5 % du génome mature. Ces régions sont des points chauds de mutation car Polα a une fidélité relativement faible en raison de l'absence d'activité de relecture.

Ainsi, malgré la faible rétention des traces d'ADN synthétisées par Polα dans le génome mature, le primosome a un impact important sur la stabilité et l'évolution du génome. Récemment, il a été démontré que le primosome est responsable de la génération de fragments d'ARN-ADN dans le cytosol et qu'il régule l'activation des interférons de type I.

Le primosome synthétise les amorces chimériques de manière hautement coordonnée. La synthèse des amorces d'ARN par primase comporte trois étapes : l'initiation, l'élongation et la terminaison.

Au cours de l'étape d'initiation, la primase se lie à la matrice d'ADN et à deux rNTP apparentés (l'un au site d'initiation et l'autre au site d'élongation [catalytique]) et catalyse la formation d'un dinucléotide. L'extension de l'ARN est limitée en raison de la propriété intrinsèque de la primase de terminer la synthèse en un point strictement défini.

Ensuite, Polα capture par voie intramoléculaire l'amorce d'ARN mature pour une extension ultérieure par les dNTP. Des percées récentes dans les études structurelles du primosome humain et de ses composants permettent une modélisation précise des conformations du primosome à toutes les étapes de la synthèse des amorces chimériques.

Cas des eucaryotes

Les ADN polymérases eucaryotes ont une activité primase avec allonge des amorces, hautement processives, pouvant effectuer une relecture et la réparation de l'ADN, la réplication de l'ADN mitochondrial (et/ou chloroplastique dans les plantes).

⭐ L'assemblage du primosome d'Escherichia coli nécessite six protéines (PriA, PriB, PriC, DnaB, DnaC et DnaT) agissant au niveau d'un site d'assemblage de primosomes (pas) sur un ADN simple brin (8s) recouvert de SSB. L'assemblage est initié par les interactions de PriA et PriB avec l'ADN ss et le pas. PriC, DnaB, DnaC et DnaT agissent ensuite sur le complexe PriA-PriB-ADN pour produire le primosome. La décaténation est réalisée par la topoisomérase IV dans E. coli.

En rapport avec "primosome"

• ARN polymérase

  

  Une ARN polymérase (ARNP) est une enzyme qui se lie aux promoteurs de l'ADN puis catalyse la synthèse des ARN lors de la transcription.

• hélicase

  

  L'hélicase est une enzyme qui favorise l'ouverture de l'hélice d'ADN, la séparant en deux brins simples de sorte qu'elle puisse se répliquer.

• primase

  

  L'ADN primase est une enzyme qui intervient lors de la duplication de l'ADN et la synthèse d'ADN.

• réplisome

  

  Un réplisome qualifie le complexe protéique de la machine moléculaire permettant la réplication de l'ADN au niveau de la fourche de réplication dans le cycle...