Role of alphaOGG1 in the Maintenance of Mitochondrial Physiology

par Debora Lia

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Anna Campalans.

Le président du jury était Filippo Rosselli.

Le jury était composé de Anna Campalans, Filippo Rosselli, Guy Lenaers, Miria Ricchetti, Anne Lombès.

Les rapporteurs étaient Guy Lenaers, Miria Ricchetti.

  • Titre traduit

    Fonction de l'alphaOGG1 sur la maintenance de la physiologie mitochondriale


  • Résumé

    Les mitochondries sont des structures uniques dans la cellule mammifère. Ces organites portent leur propre génome (ADN mitochondrial, ADNmt) qui se compose d'une petite molécule qui codifie pour 13 polypeptides de la chaîne de transport d'électrons (ETC), 22 ARNt et 2 gènes d'ARNr pour sa propre synthèse protéique. Le MTDNA est proposé pour être plus susceptible au stress oxydatif que le génome nucléaire (ADNn) parce que non seulement il manque d'histones protectrices, mais aussi en raison de sa proximité avec les complexes ETC qui sont les principaux producteurs de ROS dans les cellules de mammifères. Parmi tous les types de dommages à l'ADNmt, les dommages oxydatifs sont les plus répandus et, de loin, les mieux étudiés. La voie de réparation de l'excision de base (BER) est un mécanisme de réparation d'ADN conservé de façon évolutive qui répare les dommages de base d'ADN non volumineux. Puisque la guanine a le potentiel redox le plus bas de toute autre base dans l'ADN, elle est facilement oxydée à la 8-oxoguanine (8-oxoG) qui est l’altération la plus fréquente induite par les ROS sur les deux, l'ADNc et l'ADNmt. Si la fourche de réplication contourne le 8-oxoG avant son élimination, un A est souvent inséré sur le brin d'ADN opposé et les réplications subséquentes corrigent la transversion de G à T. Lorsqu'il est associé à la cytosine, le 8-oxoG est éliminé de l'ADN par l'ADN glycosylase de 8-oxoguanine (OGG1) qui, de cette manière, initie le procédé BER. OGG1 est une glycosylase de ménage bi fonctionnelle qui, conjointement avec d'autres enzymes BER différentes, est présente dans les compartiments nucléaires et mitochondriaux, soulignant l'importance de maintenir l'intégrité de l'ADNmt pour le fonctionnement cellulaire normal. Il a été démontré que la surexpression d'une version recombinante d'OGG1, spécifiquement destinée aux mitochondries par un signal de ciblage mitochondrial supplémentaire (MTS) (OGG1-MTS), protège les cellules d'un stress oxydatif, probablement en raison d'une efficacité accrue dans la réparation De 8-oxoG dans l'ADNmt. L'objectif principal de notre projet est d'élucider si la perte spécifique de l'activité de réparation 8-oxoG dans les mitochondries (mais pas dans le compartiment nucléaire) a un impact sur les fonctions organelles et / ou sur la viabilité cellulaire et aussi pour dévoiler le mécanisme / s Derrière les effets protecteurs d'OGG1 sur la physiologie mitochondriale et la maintenance d'ADNmt


  • Résumé

    Mitochondria are unique structures within the mammalian cell. These organelles carry their own genome (mitochondrial DNA, mtDNA) which consists of a small molecule that codifies for 13 polypeptides of the electron transport chain (ETC), 22 tRNA and 2 rRNA genes for its own protein synthesis. MtDNA is proposed to be more susceptible to oxidative stress than the nuclear genome (nDNA) because not only it lacks protective histones but also because of its proximity to ETC complexes which are the main ROS producers in mammalian cells. Among all the types of mtDNA damage, oxidative damage is the most prevalent and, by far, the best studied. Base excision repair (BER) pathway is an evolutionarily conserved DNA repair mechanism that repairs non-bulky DNA base damages. Since guanine has the lowest redox potential of any other bases in DNA, it is readily oxidized to 8-oxoguanine (8-oxoG) that is the most frequent alteration induced by ROS on both, nDNA and mtDNA. If the replication fork bypasses the 8-oxoG before its removal, an A is often inserted on the opposite DNA strand and subsequent replications fix the G to T transversion. When paired with cytosine, 8-oxoG is removed from DNA by the 8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1) that in such a way initiates the BER process. OGG1 is a bifunctional housekeeping glycosylase that, together with other various BER enzymes is present in both nuclear and mitochondrial compartments, highlighting the importance of maintaining mtDNA integrity for normal cellular functioning. It has been demonstrated that the overexpression of a recombinant version of OGG1, specifically targeted to mitochondria by an additional Mitochondrial Targeting Signal (MTS) (OGG1-MTS), protects the cells from an oxidative stress, likely due to an increased efficiency in the repair of 8-oxoG in mtDNA. The main goal of our project is to elucidate if the specific loss of 8-oxoG repair activity in mitochondria (but not in nuclear compartment) has an impact on the organelles’ functions and/or on cell viability and also to unveil the mechanism/s behind the protective effects of OGG1 on mitochondrial physiology and mtDNA maintenance.


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