Etude des mécanismes de l’ADP-ribosylation des extrémités des cassures de l’ADN

Study of the mechanisms of ADP-ribosylation of DNA break extremities.

• Auteur / Autrice : Gabriella Zarkovic
• Direction : Alexander Ishchenko
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 18/12/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie : biologie-médecine-santé (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Intégrité du génome et cancers (Villejuif, Val-de-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Yegor Vassetzky
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexander Ishchenko, Yegor Vassetzky, Françoise Dantzer, Janet Hall, Mounira Amor-Guéret
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Françoise Dantzer, Janet Hall

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poly(ADP-ribose) polymerases

Altération de l'ADN

ADP-ribosylation

Mots clés libres

Parp

ADP-Ribosylation

Cassures

Adn

Parp

ADP-Ribosylation

Breaks

Dna

Résumé

Les poly(ADP-ribose) polymérases (PARPs/ARTDs) sont des senseurs des cassures de l’ADN et utilisent la nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+) pour synthétiser un polymère de poly(ADP-ribose) (PAR) long et branché attaché aux résidus accepteurs des protéines nucléaires. Le travail présent montre que les protéines des mammifères PARP-1, PARP-2 et PARP-3 sont capables d’ADPribosyler les extrémités des duplex d’oligonucléotides in vitro. PARP-1 modifie préférentiellement les substrats resequés, alors que PARP-2 et PARP-3 modifient préférentiellement les substrats avec un nick, et sont capables d’ADP-ribosyler les groupements phosphate en 5’ ou 3’ au niveau des extrémités des cassures double brin des duplex d’ADN contenant à proximité un nick ou gap phosphorylé en 5’. Cet étude présente une caractérisationdétaillée des préférences de substrat d’ADN pour les enzymes structuralement proches PARP-2 et PARP-3, et propose un modèle putatif du mécanisme de l’ADP-ribosylation des extrémités de l’ADN catalysée par PARP-3 et PARP-2. L’ADPribosylationefficiente d’un fragment d’ADN d’environ 3kb par PARP-3 et PARP-2, l’ADPribosylationmédiée par les PARPs dans les extrait cellulaires ainsi qu’un signal persistant générée par l’anticorps anti-PAR sur de l’ADN génomique purifié en série à partir des cellules HeLa déplétées de PARG et traitées à la bléomycine suggèrent que certains types de cassures complexes de l’ADN peuvent être efficacement PARylés par les PARPs comme réponse cellulaire aux dommages de l’ADN. Cet nouveau type de modification postréplicative de l’ADN médiée par les PARPs in vitro apporte des nouveaux éléments sur les mécanismes moléculaires sous-jacents aux enzymes qui catalysent l’ADP-ribosylation.

Poly(ADP-ribose) polymerases (PARPs/ARTDs) act as DNA break sensors and use nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) to catalyze the synthesis of a long branched poly(ADP-ribose) polymer (PAR) attached to the acceptor residues of nuclear proteins. The present work shows that mammalian PARP-1, PARP-2 and PARP-3 can ADP-ribosylate strand break termini in DNA oligonucleotide duplexes in vitro. PARP-1 preferentially modifies recessed substrates, while PARP2 and PARP3 preferentially modify nicked DNA and can ADPribosylate 5′- and 3′-terminal phosphate residues at double-strand break termini of a DNA duplex containing a proximal 5′-phosphorylated nick or a gap. This work provides detailed characterization of DNA substrate preferences for structurally