Dénaturation et stabilisation des G-quadruplexes : interaction avec des hélicases et criblage de nouveaux ligands

G-quadruplex denaturation and stabilization : interaction with helicases and screening of G4 ligands

• Auteur / Autrice : Nassima Meriem Gueddouda
• Direction : Anne Bourdoncle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance le 15/12/2016
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ARN : Régulations naturelle et artificielle (Bordeaux ; 2007-2015)
• Jury : Président / Présidente : Ijsbrand M. Kramer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Barbara Bardoni, Jean-Louis Mergny, Juan Carlos Morales Sanchez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Monchaud, Geneviève Pratviel
• DOI : 10.70675/5041c237z74a2z4f1dza682z843de5978372

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ligands (biochimie)

G-quadruplexes

Hélicases

Mots clés libres

G-quadruplexes

Hélicases

Ligands G4

G-quadruplexes

Helicases

G4 Ligands

Résumé

Les quadruplexes de guanines (G4) sont des structures polymorphiques adoptées in vitro par les séquences d’ADN et d’ARN riches en guanines. L’utilisation d’anticorps et de ligands spécifiques des structures G4 a permis leur détection au niveau cellulaire. Des études computationnelles ont prédit des séquences possédant une signature G4 au niveau de régions génomiques capitales comme les télomères ou les promoteurs de certains oncogènes. De plus, de nombreuses protéines impliquées dans des processus cellulaires comme la réplication, la transcription ou encore la réparation, peuvent interagir directement avec des G4, en facilitant leur formation ou au contraire leur dénaturation. C’est notamment le cas d’hélicases impliquées dans des pathologies humaines, comme BLM, WRN, FANC J ou PIF1. Ce sont des enzymes capables de dénaturer des G4 et dont l'inactivation induit une instabilité génomique, en particulier au niveau de régions susceptibles de former un G4. Dans ce travail, nous présentons la mise au point d’un test de criblage à moyen débit pour le suivi des interactions G4/hélicases en temps réel. Ce test nous a permis de définir les conditions favorisant ou inhibant l’interaction d’une hélicase vis-à-vis de son substrat G4. Nous avons démontré que ces conditions pouvaient différer d’une hélicase à une autre, notamment les conditions salines optimales nécessaires aux activités hélicases de ScPif1 et de RHAU. Nous avons également prouvé, à travers ce test, que l’utilisation de ligands capables de stabiliser les G4 n’induisait pas forcément d’inhibition de l’activité hélicase de ScPif1. Enfin, nous avons également pu définir la directionnalité de la protéine RPA, ce qui fait de notre test une technique prometteuse pour la caractérisation de nouvelles protéines pouvant dérouler des structures G4.

G-quadruplexes are highly polymorphic non-canonical nucleic acid structures adopted by both DNA and RNA guanine-rich sequences in vitro. They have been detected at the cellular level using structure specific antibodies and small molecule ligands. Computational studies demonstrated that G4-prone sequences are located in key genomic regions such as telomeres and oncogene promoters. Numerous studies showed that G4 sequences can interact with proteins involved in cellular processes, including replication, transcription or reparation. Those interactions include binding, G4 folding promotion or in contrary unwinding. Indeed, WRN, BLM, FANC J or Pif1 are helicases associated with human-diseases. They can unwind G4 forming sequences; mutation of these helicases lead to genomic instability of G4-prone motifs when mutated. Here, we present a medium-throughput technique to monitor G4-helicase interactions in real time. We were able to determine both favourable and deleterious conditions for G4 unwinding by a given helicase. We show that these conditions differ from one helicase to another as exemplified with the optimal salt conditions required for both ScPif1 and RHAU activities. We also reveal that the G4 ligands that stabilize G4 structures do not necessarily induce an inhibition of their unwinding by ScPif1 helicase. Finally, we also prove that our assay is adapted to clear up RPA directionality, making it an attractive technique to screen for new proteins able to unwind G4 structures.