Introduction historique :
L’été, il nous arrive d’attraper des coups de Soleil. La peau rougit, elle brûle puis elle pèle. C’est une conséquence des rayons ultraviolets du soleil. L’effet nocif des rayons ultraviolets du Soleil sur les êtres vivants a été étudié dès le début du XXe siècle sur des micro-organismes.
En 1933, Hausser et Von Hoemcke découvrent l’effet de la photoréactivation ou effet réparateur de la lumière blanche. Description. Ils s’aperçoivent que la peau d’une banane exposée aux UV noircit rapidement. Ce noircissement est la conséquence de la nécrose cellulaire ou mort des cellules. Mais si la banane est exposée à de la lumière blanche immédiatement après, cet effet disparait.
Par la suite, les mécanismes de la photoréactivation ont surtout été étudiés sur des virus, des bactéries et des levures de boulanger. En 1958, la présence d’une enzyme photoréactivatrice appelée photolyase est identifiée dans des extraits de levure de boulanger (le champignon responsable de la levée de la pâte à pain).
Ce TP a pour but de montrer l’effet réparateur de la lumière blanche sur l’ADN muté par les rayons ultraviolets. (D’après un article de l’APBG)
Matériel
- Du papier aluminium
- Une boîte à UV
- Une banane pas trop mûre
- Un stylo de laboratoire
- Un chronomètre
- Des ciseaux
- Une lampe de bureau
Méthode
- Utilisez une boite à UV réglée sur 254 nm
- Emballez les 2 extrémités de la banane de papier aluminium sur environ 3cm.
- Écrivez votre nom sur une des deux extrémités.
- Divisez la partie restante en 6 parties grâce au stylo de laboratoire.
- Sur la partie 1, à gauche, écrivez 0 sur la peau de la banane.
- Sur la partie 2, écrivez 10 (pour 10 minutes) sur la peau de la banane.
- Sur la partie 3, écrivez 20 sur la peau de la banane.
- Sur la partie 4, écrivez 30 sur la peau de la banane.
- Sur la partie 5, écrivez 40 sur la peau de la banane.
- Sur la partie 6, écrivez 50 sur la peau de la banane.
- Découpez 6 bandes de papier d’aluminium de la largeur de chaque partie.
- Exposez la partie centrale aux rayons UV pendant 2 minutes en la plaçant dans la boite à U.V.
- Puis, emballez la partie « 0 minute » d’une bande papier aluminium de la largeur de la partie correspondante.
- Exposez tout le reste à la lumière blanche pendant 10 minutes. Pour cela, posez simplement la banane sur le rebord de la fenêtre.
- Puis, à la 10e minute, emballez d’une bande de papier aluminium la partie correspondante.
- Recommencez le processus pour la bande à la 20e minute.
- Recommencez le processus pour la bande à la 30e minute.
- Recommencez le processus pour la bande à la 40e minute.
- Recommencez le processus pour la bande à la 50e minute.
- Posez votre banane dans la cuvette en plastique. Les résultats seront visibles dans une semaine.
Résultats visibles au bout d’une semaine
Étude de la structure des photolyases
La photolyase est une enzyme isolée puis purifiée pour la première fois en 1971 à partir d’extrait de levure. En 1984, le gène PHR1 codant pour une photolyase est cloné et sa position dans le génome de la levure de boulanger est déterminée.
A l’adresse ci-dessous, on trouve le fichier 3CVU qui représente une photolyase de Drosophile fixée à un fragment d’ADN au niveau d’un dimère de thymine. La structure a été résolue par diffraction aux rayons X.
Le fichier peut-être ouvert sur libmol.org: https://libmol.org/?pdb=3CVU
Questions
Sur cette molécule, trouvez puis colorez la molécule d’ADN:
- Allez sur Sélectionner
- Cliquez sur ADN/ARN
- Cliquez sur Représenter puis Ruban
Essayez d’identifier le dimère de thymine:
« Le photoproduit 6-4 (6-4 PP) : Une liaison covalente se forme entre le carbone C6 d’une thymine et le carbone C4 de la thymine suivante. C’est à cela que fait référence l’expression « 6-4T » (ou photoproduit 6-4 de la thymine) » d’après https://fr.wikipedia.org/wiki/Dim%C3%A8re_de_pyrimidine
- Colorez l’enzyme qui est une protéine: allez sur Sélectionner puis Protéine
- Allez sur Représenter puis Ruban
- Le dimère de Thymine est une suite de 2 Thymines identifées 64T
- Remarquez que le Ruban d’ADN est tordu : il ne forme plus une hélice à cet endroit là
- Dans votre cahier, dessinez les deux brins d’ADN et la forme de la protéine
- Légendez.
