Quelle est la différence entre l’ADN simple et double brin ?
L’acide désoxyribonucléique (ADN) contient un squelette sucre-phosphate et des bases azotées. Il code l’information génétique pour la croissance, le fonctionnement et la reproduction des organismes. L’ADN peut exister sous différentes formes :
- simple brin ou adn monocaténaire (ADNs) ;
- double brin (ADNdb).
L’ADNdb existe en double hélice, où deux brins d’ADN s’enroulent l’un autour de l’autre. L’ADNs peut se plier en différentes formes, mais il est généralement stellaire ou étoilé.
Les bases azotées peuvent former des liaisons hydrogène entre elles, l’adénine (A) étant appariée à la thymine (T) et la guanine (G) à la cytosine (C). Dans l’ADNdb, en raison de la liaison hydrogène entre les paires de bases des deux brins, la structure de l’ADNdb est plus stable que celle de l’ADNs. Donc, la plupart des organismes utilisent l’ADNdb pour coder l’information génétique, alors que seuls quelques virus utilisent l’ADNs pour stocker l’information génétique.
Importance de la synthèse de l’ADNs dans la nature
Tous les organismes doivent répliquer leur ADN lorsque les cellules se divisent. Au cours de la réplication de l’ADN, une enzyme appelée hélicase déroule l’ADNdb et ouvre une fourche de réplication où les deux brins de l’ADN parental sont séparés. Des protéines de liaison simple brin se lient aux deux brins pour les empêcher de se recoller. Ensuite, une enzyme appelée primase synthétise quelques bases d’acide ribonucléique (ARN). Ceci agit comme une amorce pour permettre à l’ADN polymérase de synthétiser l’ADNs avec des bases complémentaires aux bases du brin d’ADNs parental. La synthèse de l’ADNs pendant la réplication de l’ADN est importante, car elle permet la duplication du matériel génétique et donc la reproduction des cellules. Un autre rôle de l’ADNs est de contribuer à la réparation de l’ADN. L’ADNs peut être endommagé par des facteurs externes tels que les radicaux libres et les radiations. Un mécanisme de réparation est également nécessaire lorsqu’il y a des erreurs pendant la réplication, comme des paires de bases mal appariées. Le mécanisme de réparation par excision de bases est l’un des mécanismes de réparation de l’ADN. L’ADN glycosylate reconnaît un site de dommage à l’ADN par une topologie anormale lorsque les paires de bases de l’ADN sont mal appariées et une endonucléase élimine le brin d’ADN endommagé, laissant l’autre brin d’ADNs intact. Puis les ADN polymérases synthétisent l’ADNs complémentaire à l’ADNs intact et le dommage à l’ADN est réparé. La réparation de l’ADN est essentielle pour assurer la séquence correcte du matériel génétique et prévenir les mutations qui pourraient nuire au bien-être de l’organisme.
Rôle de l’ADN simple brin dans le séquençage
Le séquençage de l’ADN donne un aperçu du génome et permet d’identifier les gènes et les mutations. L’ADNdS joue un rôle important dans le séquençage de l’ADN.
Dans le séquençage à haut débit, l’ADNdS de l’échantillon est traité et fragmenté. Les fragments monocaténaires sont fixés sur une lame de verre, puis appariés en bases et amplifiés avec une polymérase. Pour déterminer la séquence, des bases terminatrices réversibles sont ajoutées. Il s’agit de nucléotides marqués par fluorescence qui mettent fin au processus d’élongation de la polymérase une fois qu’ils sont appariés en base à l’échantillon d’ADNss. Une caméra prend alors une image et détermine la base, A, T, C ou G qui est nouvellement appariée à l’échantillon d’ADNss en fonction du marquage unique de fluorescence de chacune des bases. Les bases terminatrices réversibles sont réversibles, car le colorant attaché au nucléotide peut être retiré et la polymérase peut incorporer la base suivante et continuer à séquencer l’ensemble de l’ADNss. Des lectures de séquences multiples et fragmentées sont ensuite compilées et assemblées pour élucider la séquence complète de l’ADNss de l’échantillon. De même, le séquençage à longue lecture utilise la synthèse de l’ADNss. L’ADNdb de l’échantillon est séparé en ADNs et transporté dans un petit récipient en forme de puits. Au fond du puits, une polymérase synthétise l’ADNs en incorporant des nucléotides marqués par fluorescence dans l’ADNs de l’échantillon passant dans le puits. Cela permet un séquençage en continu et la production de séquences à longue lecture sans assemblage de courtes séquences.
Rôle de l’ADN simple brin dans l’analyse de l’expression génétique
Lorsqu’il s’agit d’analyser l’expression génétique, la quantité d’ARN messager (ARNm) d’un gène révèle le niveau d’expression du gène. L’ARNm est quantifié à l’aide de la réaction en chaîne de la polymérase par transcription inverse quantitative (RT-qPCR). En raison de la plus grande stabilité de l’ADN par rapport à l’ARN, l’ARNm recueilli est transcrit de manière inverse en ADN complémentaire (ADNc), ce qui implique la synthèse d’un ADNc simple brin avec une séquence complémentaire à la séquence de l’ARNm.
Cet ADNc simple brin sert ensuite de matrice pour l’amplification par PCR. La quantité d’ADNc peut être quantifiée par rétrocalcul à partir de la quantité de produit PCR, et ainsi quantifier le nombre de transcrits d’ARNm. La RT-qPCR est un outil important pour le diagnostic clinique, le génotypage et la détection des agents pathogènes.
Rôle de l’ADN simple brin dans les biotechnologies
La biologie synthétique est un domaine émergent qui implique l’ingénierie d’organismes à des fins spécifiques en médecine, en fabrication et en agriculture.
La synthèse du matériel génétique est nécessaire, lorsqu’on veut faire de l’ingénierie génétique d’organismes L’une des méthodes les plus couramment utilisées est la synthèse d’ADN en colonne. Elle consiste à ajouter des nucléotides, une base à la fois, à une chaîne d’ADNsc fixée à une matrice. Une alternative est d’utiliser la synthèse d’ADN basée sur les microréseaux, où la chaîne de nucléotides nouvellement synthétisée est fixée à la surface d’une micropuce. Pour assembler des fragments d’ADNsc en ADNdb, les fragments d’ADNsc sont conçus pour avoir des séquences d’extension chevauchantes et sont assemblés en ADNdb via un assemblage d’extension par chevauchement progressif.
