Structure et organisation de l'ADN

La structure et l'organisation de l'ADN décrivent comment l'acide désoxyribonucléique est construit sous la forme d'une double hélice antiparallèle composée de deux brins complémentaires appariés par des bases, et comment la chimie de cette molécule code l'information héréditaire. C'est le fondement structurel sur lequel reposent la réplication, la transcription et l'empaquetage du génome.

Definition

L'ADN est un polymère de désoxyribonucléotides dans lequel deux brins antiparallèles s'enroulent en une double hélice, maintenus ensemble par des liaisons hydrogène entre des bases complémentaires (adénine-thymine et guanine-cytosine), la séquence des bases codant l'information génétique.

Scope

Cette entrée couvre les éléments constitutifs de l'ADN (les nucléotides, le squelette sucre-phosphate et les quatre bases), les règles d'appariement des bases complémentaires, la géométrie de la double hélice antiparallèle, et la relation entre la séquence primaire et le rôle biologique de la molécule. Elle traite la structure comme un sujet de biologie moléculaire et ne fournit pas de conseils cliniques.

Key concepts

• Nucléotide (base, désoxyribose, phosphate)
• Squelette sucre-phosphate
• Appariement des bases complémentaires (A-T, G-C)
• Brins antiparallèles et polarité 5' à 3'
• Sillons majeur et mineur
• ADN de forme B
• Règles de composition des bases de Chargaff

Mechanisms

Chaque brin d'ADN est une chaîne de nucléotides reliés par des liaisons phosphodiester entre le carbone 3' d'un sucre et le phosphate 5' du suivant, conférant à chaque brin une polarité 5'-3' définie. Deux brins de polarité opposée s'apparient par des liaisons hydrogène entre des bases complémentaires et s'empilent pour former une double hélice dextrogyre, avec les bases à l'intérieur et les squelettes sucre-phosphate à l'extérieur, formant des sillons majeur et mineur. Le modèle de Watson et Crick a montré que l'appariement spécifique de l'adénine avec la thymine et de la guanine avec la cytosine rend les deux brins complémentaires, de sorte que la séquence d'un brin détermine celle de l'autre et que la structure suggère intrinsèquement comment la molécule peut être copiée. Les travaux de diffraction des rayons X, y compris les images de Franklin et Gosling, ont fourni la base expérimentale de cette structure hélicoïdale et régulière.

Clinical relevance

Les règles structurelles de l'ADN sous-tendent la manière dont les séquences génétiques sont lues, comparées et analysées en médecine moléculaire, et comment les changements de séquence sont décrits. Il s'agit de biologie de référence plutôt que d'une base pour des décisions cliniques individuelles.

History

Au début des années 1950, des régularités dans la composition des bases (règles de Chargaff) et des données de diffraction des rayons X sur les fibres d'ADN s'étaient accumulées. En 1953, Watson et Crick ont proposé le modèle de la double hélice antiparallèle, publié parallèlement aux études de diffraction de Franklin et Gosling et de Wilkins et ses collègues. Ce modèle a unifié la chimie et la génétique de l'ADN et est devenu le fondement structurel de la biologie moléculaire.

Key figures

• James Watson
• Francis Crick
• Rosalind Franklin
• Maurice Wilkins
• Erwin Chargaff

Seminal works

• watson-crick-1953
• franklin-gosling-1953

Frequently asked questions

Pourquoi les deux brins d'ADN sont-ils décrits comme antiparallèles ?

Les deux brins courent dans des directions opposées : l'un est orienté de 5' à 3' tandis que son partenaire est orienté de 3' à 5'. Cette polarité opposée est nécessaire pour l'appariement des bases complémentaires et pour la manière dont les brins sont copiés.

Qu'est-ce qui maintient les deux brins ensemble ?

Les liaisons hydrogène entre les bases complémentaires (l'adénine s'apparie avec la thymine, la guanine s'apparie avec la cytosine), renforcées par l'empilement des bases, maintiennent les brins dans la double hélice tout en permettant leur séparation pour la copie.