ADN polymérase - Définition

ADN polymérases eucaryotes

Structure 3D du motif de liaison à l'ADN "helix-hairpin-helix" de l'ADN polymérase humaine beta

• ADN Pol α-primase: ce complexe synthétise de courtes amorces ARN à l'origine de la réplication sur le brin avancé ainsi que des amorces ARN pour les fragments d'Okazaki du brin retardé. Cette polymérase ne possède pas de fonction exonucléasique.
• ADN Pol β: Cette polymérase est impliquée dans des processus de réparation de l'ADN. Elle ne possède pas de fonction exonucléasique. Elle correspond à la Pol IV bactérienne.
• Pol γ: Cette polymérase intervient dans la réplication de l'ADN mitochondrial.
• ADN Pol δ: C'est la polymérase principale qui intervient dans la réplication de l'ADN chez les eucaryotes, avec l'ADN Pol ε, dans la synthèse du brin avancé et du brin retardé. Elle possède aussi une activité exonucléasique 3' vers 5' intervenant dans la correction des erreurs et dans des processus de réparation. La polymérase δ est hautement processive lorsqu'elle est associée au PCNA. Cette polymérase correspond à la Pol III bactérienne.
• ADN Pol ε: Elle possède une activité polymérase 5' vers 3' et une activité exonucléase 3' vers 5' et intervient dans la réplication et la réparation de l'ADN. Elle lit dans le sens 3' ⇒ 5' et synthétise 5' ⇒ 3' la zone du télomère qui ne peut être synthétisée par l'ADN Pol δ (une amorce préalable doit être posée par la primase sur l'extrémité 3' allongée du télomère). Une ligase recollera ensuite les 2 brins.
• η, ι, κ, et Rev1 : polymérase de la famille Y
• ADN Pol ζ

Familles d'ADN Polymérases

Sur la base d’homologie de séquence protéique et de structure, les polymérases peuvent être divisées en différentes familles : A, B, C, D, X, Y et RT.

Famille A

Les polymérases de la famille A contiennent des polymérases réplicatives et des polymérases de réparation. Les polymérases réplicatives de cette famille comprennent notamment la polymérase du bactériophage T7 et l’ADN polymérase eucaryote γ. Parmi les ADN polymérases de réparation, on peut trouver l’ADN Polymérase I de E. coli, de Thermus aquaticus et de Bacillus stearothermophilus. Ces polymérases de réparation sont impliquées dans des processus de réparation par excision et dans la synthèse des fragments d’Okazaki du brin retardé lors de la réplication.

Famille B

Cette famille comprend essentiellement des ADN polymérases réplicatives et inclut les ADN polymérases majeurs eucaryotes α, δ, et ε. Une ADN polymérase de la famille B a été identifiée chez toutes les espèces d’Archaea examinées. La famille B contient aussi des ADN polymérases provenant de bactéries et de bactériophages, dont les mieux caractérisées sont celles des phages T4 et RB69. Ces enzymes sont impliquées dans la synthèse du brin avancé et du brin retardé.

Famille C

Les ADN polymérases de cette famille ont été isolées chez des bactéries. Elles possèdent aussi une activité exonucléase 5’→3’.

Famille D

Les ADN polymérases de la famille D restent encore peu caractérisées et sont trouvées seulement chez les Euryarchaeota, un groupe d’Archaea.

Famille X

La famille X comprend l'ADN polymérase β bien caractérisée chez les eucaryotes et d'autres ADN polymérases comme pol σ, pol λ, pol μ. L'ADN polymérase β est nécessaire au processus de réparation de l'ADN appelé BER (Réparation par excision de base). Pol λ et Pol μ interviennent dans des processus de réparation de l'ADN impliquant des cassures doubles brins.

Famille Y

Les polymérases de la famille Y sont caractérisées par leur capacité à tolérer des lésions de l’ADN lors de la réplication. Elles sont appelées les polymérases de translésion (TLS pour translesion sythesis polymerases). Elles ne possèdent pas de fonction exonucléase 3’ vers 5’. Leur fidélité lors de la synthèse d’ADN est faible, même en absence d’ADN endommagé.

Famille RT

La famille des reverse-transcriptases comprend des ADN polymérase de rétrovirus et d’eucaryotes. Ces polymérases sont capables de synthétiser de l’ADN à partir d’une matrice ARN.