Rôles antagonistes de la protéine humaine TRF2 dans la recombinaison homologue des télomères

par Mélanie Koelblen

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Sous la direction de Éric Gilson.

Soutenue en 2009

à lyon, École normale supérieure (sciences) .


  • Résumé

    Les télomères sont des structures nucléoprotéiques présentes aux extrémités des chromosomes. Dans les cellules somatiques, l'ADN télométrique n'est pas complètement répliqué, entraînant un raccourcissement progressif des télomères au cours des divisions cellulaires, jusqu'à atteindre une taille critique qui enclenche l'arrêt de la prolifération (sénescence ou apoptose). Les télomères jouent donc un rôle important dans le bon fonctionnement et la durée de vie des cellules, c'est pourquoi ils doivent être strictement régulés et protégés. L'adoption d'une structure en boucle, appelée T-loop, formée par l'envahissement du simple brin télomèrique dans la partie duplexe des télomères, semble participer à la protection télomètrique. Bien que ces structures semblent jouer un rôle protecteur, leur résolution par recombinaison homologue conduit à l'excision de la partie distale du télomère et la formation de cercle extra-chromosomique. Ce mécanisme est appelé T-loop HR et pourrait faire intervenir une jonction de Holliday. TRF2, une protéine associée à l'ADN télomèrique, favorise la formation des T-loop mais défavorise leur résolution grâce à son domaine B N-terminal. Nous avons décrit des allèles mutants de TRF2 en cellules humaines dans le but de préciser son implication. Les résultats montrent que l'histidine 31 du domaine B de TRF2 est nécessaire à l'inhibition de la T-loop HR in vivo. De plus, ils suggèrent fortement que la capacité de TRF2 à favoriser l'invasion est essentielle au processus. Un système de levure humanisée nous a permis de déterminer que ces propriétés sont intrinsèques à la protéine. En parallèle de cette étude, des résultats in vivo indiquent que TRF2 favorise et protège les jonctions de Holliday. Cette protection est dépendante du domaine B de TRF2 notamment de l'histidine 31. Cet a. A induit l'ouverture du centre des jonctions. Ces résultats peuvent être mis en relation avec les effets observés in vivo et nous ont permis de déterminer un modèle d'action de TRF2. Nous pensons que TRF2 régule la protection télomètrique et le processus de T-loop HR en prenant le contrôle des jonctions de Holliday qui se trouvent à la base des T-loop. Ces résultats ont enrichi notre compréhension de la régulation des télomères.


  • Résumé

    An important objective of mammalian telomere biology is to understand the multiple roles of the telomeric DNA binding protein TRF2 in mediationg telomere protection and higher-order folding of telomeric DNA and chromatin. We address here the question of the mechanisms by which TRF2 controls homologous recombination. Previous work showed that the N-terminal basic domain couteracts intra-telomere recombination events and inhibits in vitro the cleavage of a telomeric Holiday junction by various resolvases. In this work, we demonstrate that the expression in human cells of a point mutation abolishing the anti-resolvase activity of TRF2 leads to brutal telomere shortening events, recapitulating the phenotype of cells expressing a truncated form of TRF2 devoid of the N-terminal basic domain. Next we designed a human telomere recombination in budding yeasts, which have been humanized thanks to a template mutation in the telomerase RNA gene. Despite the absence of clear TRF2 in yeast recapitulates their recombinational activity : the wild-type protein decreases the rate of recombination while TRF2 increase it. We propose that TRF2 serves as a molecular switch for homologous recombination in order to adapt telomere to the different modes of telomere maintenantce systems that are activated in reponse to cell cycle changes, DNA damage, proliferation signals, differentiation and malignant transformation.

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  • Détails : 1 vol. (211 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.191-209

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