Etude mécanique et cinétique, par des approches de molécules uniques, des étapes d'initiation et d'excision du système de réparation des mésappariements chez Escherichia coli

Single-molecule analysis of the mismatch repair initiation and excision steps in Escherichia coli from a mechanical and kinetic standpoint=

• Auteur / Autrice : Jordan Monnet
• Direction : Terence Strick
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biophysique
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mésappariement de bases

Cassures simple-brin de l'ADN

Helicase

Escherichia coli

Réparation de l'ADN

Résumé

La réparation post-réplicative des mésappariements dans l'ADN est présente dans presque tous les organismes. Une absence ou un dysfonctionnement dans son mécanisme mène à un phénotype mutant et, chez l'humain, à un prédisposition au cancer. Chez Escherichia coli (E. Coli), ce mécanisme est initié par MutS qui, après avoir reconnu le mésappariement, recrute et s'associe à une ATPase : MutL. L'activation de l'endonucléase MutH permet une coupure de brin non méthylé sur le premier 5'- GATC hémiméthylé trouvé à proximité (jusqu'à lkbp) du mésappariement. Suite cela, une hélicase, UvrD, intervient afin de séparer le brin endommagé du brin matrice pour préparer son excision et sa re-synthèse. Malgré une très bonne compréhension générale du système, de nombreuses questions restent sans réponse. Je propose dans cette thèse une étude détaillée des paramètres mécaniques et cinétiques des étapes d'initiation et d'excision du système de réparation des mésappariements. L'utilisation de pinces magnétiques m'a permis de décrire un système de communication entre le dégât et le site de coupure, et de comprendre le mécanisme de chargement de l'hélicase UvrD avant excision du brin contenant le mésappariement.

Postreplicative DNA mismatch repair is present in almost all organisme. Absence or failure of this system leads to mutator phenotype and, in humans, predisposition to cancer. In E. Coli the process is initiated by MutS that recognizes the mismatch and associates with an ATPase : MutL. Activation of the endonuclease MutH leads to nicking of the unmethylated single strand at the first hemymethylated 5'- GATC site (up to lkbp) close to the mismatch. Once the DNA is nicked, an helicase, UvrD, unwinds the DNA to extract and later excise the damaged strand to allow for its re-synthesis. In this PhD I propose a single-molecule analysis of the mismatch repair initiation and excision steps in Escherichia coli from a mechanical and kinetic standpoint. Using a single molecule technique, I have been able to show that a diffusion mechanism of proteins MutS and MutL from mismatch to a GATC site is the most likely, and to deciphe the mechanism by which UvrD is loaded at the nicking site to start the excision process.