Dimère de pyrimidine - Pyrimidine dimer
Les dimères de pyrimidine sont des lésions moléculaires formées à partir de bases thymine ou cytosine dans l' ADN via des réactions photochimiques . La lumière ultraviolette (UV) induit la formation de liaisons covalentes entre des bases consécutives le long de la chaîne nucléotidique au voisinage de leurs doubles liaisons carbone-carbone. La réaction de dimérisation peut également se produire parmi les bases pyrimidiques dans l' ARNdb (ARN double brin) - uracile ou cytosine. Deux produits UV courants sont les dimères de cyclobutane pyrimidine (CPD) et 6 à 4 photoproduits . Ces lésions prémutagènes altèrent la structure et éventuellement l'appariement des bases. Jusqu'à 50 à 100 de ces réactions par seconde peuvent se produire dans une cellule de la peau pendant l'exposition au soleil, mais sont généralement corrigées en quelques secondes par la réactivation de la photolyase ou la réparation par excision de nucléotides . Les lésions non corrigées peuvent inhiber les polymérases , provoquer des erreurs de lecture lors de la transcription ou de la réplication , ou conduire à l'arrêt de la réplication. Les dimères de pyrimidine sont la principale cause de mélanomes chez l'homme.
Types de dimères
Un dimère de cyclobutane pyrimidine (CPD) contient un cycle à quatre chaînons résultant du couplage des deux carbones à double liaison de chacune des pyrimidines. De tels dimères interfèrent avec l'appariement des bases lors de la réplication de l'ADN , entraînant des mutations.
Un photoproduit 6–4 (6–4 pyrimidine– pyrimidone ou 6–4 pyrimidine–pyrimidinone) est un dimère alternatif constitué d'une simple liaison covalente entre le carbone à la position 6 d'un cycle et le carbone à la position 4 du cycle sur la base suivante. Ce type de conversion se produit à un tiers de la fréquence des CPD mais est plus mutagène.
Un troisième type de lésion est une pyrimidinone de Dewar , formée par une isomérisation réversible du photoproduit 6-4 lors d'une exposition supplémentaire à la lumière.
Mutagenèse
Les polymérases de translésion introduisent fréquemment des mutations au niveau des dimères de pyrimidine, à la fois chez les procaryotes ( mutagenèse SOS ) et chez les eucaryotes. Bien que les CPD thymine-thymine (dimères thymine) soient les lésions les plus fréquentes causées par la lumière UV, les polymérases de translésion sont biaisées vers l'introduction d'As, de sorte que les dimères TT sont souvent répliqués correctement. D'autre part, tout C impliqué dans les DPC est susceptible d'être désaminé, induisant une transition de C à T.
réparation de l'ADN
Les dimères de pyrimidine introduisent des changements conformationnels locaux dans la structure de l' ADN , qui permettent la reconnaissance de la lésion par les enzymes de réparation. Dans la plupart des organismes (à l'exception des mammifères placentaires tels que les humains), ils peuvent être réparés par photoréactivation. La photoréactivation est un processus de réparation dans lequel les enzymes photolyases inversent directement les CPD via des réactions photochimiques . Les lésions sur le brin d'ADN sont reconnues par ces enzymes, suivies de l'absorption de longueurs d'onde lumineuses > 300 nm (c'est-à-dire fluorescentes et solaires). Cette absorption permet aux réactions photochimiques de se produire, ce qui entraîne l'élimination du dimère de pyrimidine, le ramenant à son état d'origine.
La réparation par excision de nucléotides , parfois appelée « réactivation sombre », est un mécanisme plus général de réparation des lésions. Ce processus excise le CPD et synthétise un nouvel ADN pour remplacer la région environnante dans la molécule. Xeroderma pigmentosum est une maladie génétique chez l'homme dans laquelle le processus de réparation par excision des nucléotides est absent, ce qui entraîne une décoloration de la peau et de multiples tumeurs lors de l'exposition aux rayons UV . Les dimères de pyrimidine non réparés chez l'homme peuvent entraîner un mélanome.
Quelques organismes ont d'autres moyens d'effectuer des réparations :
- La lyase du photoproduit de spores se trouve dans les bactéries sporulées. Il ramène les dimères de thymine à leur état d'origine.
- La désoxyribodipyrimidine endonucléosidase est présente dans le bactériophage T4 . C'est une enzyme de réparation par excision de base spécifique des dimères de pyrimidine. Il est alors capable de découper le site AP .
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