Processivité

En biologie moléculaire et en biochimie, la processivité est la capacité d'une enzyme à catalyser des réactions successives sur une même molécule, sans la relâcher. Ceci s'applique en particulier aux polymérases, qui réitèrent des allongements d'un substrat en associant successivement des monomères ; ainsi, plus la processivité est élevée, plus la longueur des polymères produits en une fois est importante. Pour les ADN polymérases, par exemple, la processivité correspond au nombre moyen de nucléotides ajouté au brin d'ADN en cours de synthèse, sans que la polymérase se détache du brin matrice. Il existe ainsi différentes sortes d'ADN polymérases dans la plupart des cellules, qui se différencient par leur processivité. Les ADN polymérases qui participent à la réplication de l'ADN ont une processivité très élevée (>100 000). D'autres ADN polymérases qui interviennent par exemple dans la réparation de l'ADN ont une processivité plus faible (quelques centaines). Une enzyme peu processive est dite distributive. La fixation de la polymérase sur un substrat de longueur n suit un équilibre classique, suivant le schéma suivant : avec Soit une polymérase qui a déjà synthétisé un polymère de longueur n auquel elle est fixée. Deux évènements sont alors possibles : Elle peut se dissocier de son substrat, suivant le mécanisme ci-dessous : Elle peut allonger le substrat de 1 monomère, en suivant le schéma suivant (dans des conditions de pseudo-premier ordre, où le monomère est en concentration saturante) : Le ratio de probabilité de ces deux évènements est égal au rapport des constantes cinétiques kcat et koff. Ces deux constantes ont toutes deux pour dimension l'inverse d'un temps (s-1). Ce rapport est donc un nombre sans dimension, que l'on appelle par définition la processivité de l'enzyme. Il est égal à la longueur moyenne des polymères que synthétise la polymérase avant de se dissocier du substrat : Processivité = vignette|droite|Structure de PCNA, le facteur de processivité des ADN polymérases eucaryotes participant à la réplication de l'ADN Les ADN polymérases réplicatives ont une processivité intrinsèque faible, qui est considérablement augmentée par la fixation de facteurs spécifiques, appelés facteurs de processivité.

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Réparation de l'ADN

right|vignette|Chromosomes montrant de nombreuses lésions. La réparation de l'ADN est un ensemble de processus par lesquels une cellule identifie et corrige les dommages aux molécules d'ADN qui codent son génome. Dans les cellules, l'acide désoxyribonucléique (ADN) est soumis continuellement à des activités métaboliques normales et à des facteurs environnementaux portant atteinte à son intégrité. Ces facteurs environnementaux sont le plus souvent de nature chimique comme les radicaux libres de l'oxygène et les agents alkylants, ou physique, comme les radiations ultraviolettes et les rayonnements ionisants.

ADN polymérase I

vignette|Domaines fonctionnels du fragment de Klenow (à gauche) et de l'ADN polymérase I (à droite). LADN polymérase I, ou pol I, est une ADN polymérase présente chez les bactéries et intervenant dans la réplication de l'ADN. Elle est la toute première polymérase découverte, en 1956. Chez E. coli, elle est codée dans le gène polA et compte d'acides aminés ; c'est un exemple d'enzyme processive, c'est-à-dire capable de catalyser un grand nombre de polymérisations successives.

ADN polymérase

thumb|right|250px|La réplication de l'ADN par une ADN polymérase. Une ADN polymérase est une enzyme faisant partie du complexe enzymatique intervenant dans la réplication de l’ADN au cours du cycle cellulaire lors de la phase S, mais aussi dans des processus de réparation et de recombinaison de l'ADN. Les ADN polymérases utilisent des désoxyribonucléosides triphosphate comme base pour la synthèse d'un brin d'ADN, en utilisant un autre brin d'ADN comme matrice.