Étude molécule-unique de la réparation couplée à la transcription
Auteur / Autrice : | Jun Fan |
Direction : | Terence Strick |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Frontières du Vivant |
Date : | Soutenance en 2015 |
Etablissement(s) : | Sorbonne Paris Cité |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Frontières de l'innovation en recherche et éducation (Paris ; 2006-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Autre partenaire : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019) |
Résumé
Les cellules vivantes sont constamment soumises à des agents, endogènes et exogènes, qui peuvent induire des lésions sur l'ADN. Ces agents peuvent menacer l'intégrité du génome, bloquer les processus de réplication, transcription et traduction, ou encore avoir des effets génotoxiques. Les organismes ont alors développé des systèmes de surveillance qui coordonnent la réparation de l'ADN et la progression du cycle cellulaire afin de lutter contre l'accumulation de dommages sur leur ADN. Les mécanismes de réparation de l'ADN, découverts à la fois dans les organismes procaryotes et eucaryotes, ont pour rôle le maintien de l'intégrité du matériel génétique. Ces mécanismes comprennent la réparation par excision de nucléotides (NER), la réparation par excision de bases (BER), la réparation des mésappariements (MMR) et la réparation des cassures double-brin (DSBR). La réparation couplée à la transcription (RCT) est une sous-voie de la réparation par excision de nucléotides qui permet une réparation rapide des lésions uniquement localisées sur le brin transcrit et affectant des gènes en cours de transcription. Elle se différencie de la sous-voie de la réparation du génome global (GGR) qui opère sur l'ensemble du génome sans distinction entre les brins transcrits et non transcrits. L'implication dans la RCT de l'ARN Polymérase (ARNP) et de la protéine Mfd (Mutation Frequency Decline), aussi connue sous le nom TRCF (Transcription Repair Coupling Factor), est ce qui permet la réparation préférentielle du brin transcrit. Le blocage de l'ARNP par une lésion sur le brin transcrit agit comme un senseur de dommage et déclenche la RCT. En effet, l'ARNP bloquée doit être déplacée afin de rendre la lésion accessible aux facteurs de réparation avals. Chez E. Coli c'est la translocase Mfd qui joue ce rôle : elle déplace l'ARNP bloquée et coordonne l'assemblage des facteurs UvrAB(C) au site de la lésion. Des études récentes ont montré que, après s'être lié à l'ARNP et l'avoir déplacée, Mfd reste sur l'ADN sous la forme d'un complexe de translocation stable impliquant l'ARNP même si cette dernière n'est plus directement liée à l'ADN. La technique de nanomanipulation par pince magnétique de molécules uniques d'ADN portant une lésion a été utilisée afin de comprendre comment UvrAB(C) sont recrutés via le complexe Mfd-ARNP. Cette technique a permis d'observer en temps réel jusqu'à l'incision par UvrC la RCT, qui comporte un grand nombre d'étapes et implique de nombreuses protéines. Il a été observé que le recrutement d'UvrA et d'UvrAB par le complexe Mfd-ARNP stoppe la translocation du complexe sur l'ADN et entraine la dissolution du complexe avec un passage de relais moléculaire dans une cinétique lente. La combinaison de la nanomanipulation de molécule-unique avec la fluorescence montre en outre que la dissolution du complexe entraine non seulement la perte de l'ARNP mais aussi celle de Mfd. Ce passage de témoin moléculaire permet d'avoir une réaction d'incision du brin endommagé par UvrC plus rapide par rapport à ce qui se produit lors de la réaction sur une molécule unique dans le cadre de la réparation globale du génome. Un modèle global intégrant les protéines impliquées dans la RCT et la GGR et donnant les caractéristiques cinétiques des différentes réactions se produisant en parallèle dans les deux sous-voies a été proposé.