La réplication de l'ADN, processus par lequel le matériel génétique est copié en deux molécules filles identiques, commence à des endroits spécifiques du génome appelés origines de réplication. Ces origines servent de points de départ à la machinerie de réplication, qui se compose de protéines et d’enzymes qui travaillent ensemble pour dérouler la double hélice de l’ADN, synthétiser de nouveaux brins complémentaires aux brins existants et relire l’ADN nouvellement synthétisé pour en garantir l’exactitude. Voici un aperçu général de la façon dont la réplication commence aux origines de la réplication :

1. Déroulement de la double hélice d'ADN : La réplication commence par le déroulement de la double hélice d’ADN, qui est étroitement enroulée pour s’adapter à l’intérieur de la cellule. Ce déroulement crée deux « bulles de réplication », l’ADN déroulé formant les fourches de réplication au centre.

2. Liaison de l'enzyme hélicase : Le processus de déroulement est facilité par une enzyme appelée hélicase. L'hélicase se lie à l'ADN aux origines de réplication et sépare les deux brins de la double hélice, brisant les liaisons hydrogène entre les nucléotides complémentaires.

3. Stabilisation de l'ADN déroulé : Au fur et à mesure que la double hélice de l'ADN se déroule, des protéines appelées protéines de liaison à l'ADN simple brin (SSB) se lient aux brins séparés pour les empêcher de se réhybrider. Ces SSB stabilisent l’ADN déroulé et aident à maintenir la fourche de réplication.

4. Formation du complexe de réplication : À chaque fourche de réplication, un complexe de réplication se forme. Ce complexe comprend plusieurs protéines et enzymes, dont l'ADN polymérase (l'enzyme qui synthétise de nouveaux brins d'ADN), la primase (une enzyme qui synthétise de courtes amorces d'ARN) et des facteurs auxiliaires impliqués dans la relecture et le maintien de la structure de la fourche de réplication.

5. Synthèse d'amorces d'ARN : L'ADN polymérase, qui ne peut qu'étendre les brins d'ADN existants, nécessite un point de départ pour la synthèse de l'ADN. Primase synthétise de courtes amorces d'ARN complémentaires aux brins d'ADN matrice. Ces amorces fournissent une extrémité 3' libre à laquelle l'ADN polymérase peut s'attacher et démarrer la synthèse de l'ADN.

6. Synthèse d'ADN par ADN polymérase : L'ADN polymérase se lie aux amorces d'ARN et commence à synthétiser de nouveaux brins d'ADN en ajoutant des nucléotides complémentaires au brin matrice. Les nucléotides sont liés entre eux par des liaisons phosphodiester, prolongeant les brins d'ADN en croissance dans la direction 5' vers 3'.

7. Relecture et correction : À mesure que l’ADN polymérase synthétise de nouveaux brins d’ADN, elle relit également les nucléotides nouvellement ajoutés pour garantir leur exactitude. Si un nucléotide est incorporé, l'ADN polymérase peut le retirer et le remplacer par le nucléotide correct. Ce mécanisme de relecture aide à maintenir la fidélité de la réplication de l’ADN.

Le processus de réplication se poursuit de manière bidirectionnelle à partir de chaque origine de réplication, les deux fourches de réplication se déplaçant dans des directions opposées jusqu'à ce que le génome entier soit répliqué. Une fois la réplication terminée, les amorces d’ARN sont supprimées et les espaces qu’elles ont laissés sont comblés par l’ADN polymérase. Les extrémités des brins d’ADN nouvellement synthétisés sont ensuite scellées par une enzyme appelée ADN ligase, complétant ainsi le processus de réplication de l’ADN.