L'acide désoxyribonucléique (ADN) est la molécule à double hélice hautement stable qui comprend le matériel génétique de la vie. La raison pour laquelle l'ADN est si stable est qu'il est composé de deux brins complémentaires et des bases qui les relient. La structure tordue de l'ADN provient de groupes sucre-phosphate reliés par de fortes liaisons covalentes, et des milliers de des liaisons hydrogène plus faibles qui joignent les paires de bases nucléotidiques de l'adénine et de la thymine, et de la cytosine et de la guanine, respectivement.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
L'enzyme hélicase peut séparer la molécule d'ADN en double hélice étroitement liée, permettant la réplication de l'ADN.
La nécessité de séparer les brins d'ADN
Ces brins étroitement liés peuvent être physiquement séparés, mais ils se rejoindraient à nouveau en une double hélice en raison de leurs liaisons. De même, la chaleur peut provoquer la séparation ou la « fonte » des deux brins. Mais pour que les cellules se divisent, l'ADN doit être répliqué. Cela signifie qu'il doit y avoir un moyen de séparer l'ADN pour révéler son code génétique et en faire de nouvelles copies. C'est ce qu'on appelle la réplication.
Le travail de l'ADN hélicase
Avant la division cellulaire, la réplication de l'ADN commence. Les protéines initiatrices commencent à déployer une partie de la double hélice, presque comme une fermeture à glissière décompressée. L'enzyme qui peut effectuer ce travail s'appelle une hélicase à ADN. Ces hélicases à ADN décompressent l'ADN là où il doit être synthétisé. Les hélicases le font en brisant les liaisons hydrogène des paires de bases de nucléotides qui maintiennent les deux brins d'ADN ensemble. C'est un processus qui utilise l'énergie des molécules d'adénosine triphosphate (ATP), qui alimentent toutes les cellules. Les brins simples ne sont pas autorisés à revenir à un état superenroulé. En fait, l'enzyme gyrase intervient et détend l'hélice.
Réplication de l'ADN
Une fois que les paires de bases sont révélées par l'ADN hélicase, elles ne peuvent se lier qu'avec leurs bases complémentaires. Par conséquent, chaque brin polynucléotidique fournit une matrice pour un nouveau côté complémentaire. À ce stade, l'enzyme connue sous le nom de primase démarre la réplication sur un segment court, ou amorce.
Au niveau du segment d'amorce, l'enzyme ADN polymérase polymérise le brin d'ADN d'origine. Il agit dans la zone où l'ADN se déroule, appelée fourche de réplication. Les nucléotides sont polymérisés à partir d'une extrémité de la chaîne nucléotidique, et la synthèse se déroule dans une seule direction du brin (le brin "principal"). De nouveaux nucléotides rejoignent les bases révélées. L'adénine (A) se joint à la thymine (T) et la cytosine (C) à la guanine (G). Pour l'autre brin, seuls des morceaux courts peuvent être synthétisés, et ceux-ci sont appelés fragments d'Okazaki. L'enzyme ADN ligase pénètre et complète le brin « retardé ». Les enzymes « corrigent » l'ADN répliqué et suppriment 99 % des erreurs trouvées. Les nouveaux brins d'ADN contiennent les mêmes informations que le brin parent. Il s'agit d'un processus remarquable, se produisant constamment dans plusieurs millions de cellules.
En raison de sa forte liaison et de sa stabilité, l'ADN ne peut pas simplement se séparer de lui-même, mais conserve plutôt des informations génétiques à transmettre à de nouvelles cellules et descendants. L'hélicase enzymatique hautement efficace permet de briser la molécule d'ADN extrêmement enroulée, afin que la vie puisse continuer.