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Mieux comprendre la réparation de l’ADN et les maladies associées

La protéine TTDA est fusionnée à la protéine LacR et à une protéine fluorescente (GFP) pour former une protéine chimère capable de reconnaître les séquences LacO (spots verts). Lorsque TTDA est mutée (à droite), la protéine vient bien se fixer sur le génome (en haut à droite) mais XPA (spots rouges) n’est pas recrutée en aval (absence de spot en bas à droite).

Sequential and ordered assembly of a large DNA repair complex on undamaged chromatin.

Ziani S(1), Nagy Z(1), Alekseev S(1), Soutoglou E(1), Egly JM(1), Coin F(2).

J Cell Biol 1 septembre 2014


25 août 2014

Les chercheurs de l’équipe de Frédéric Coin viennent de mettre en lumière de nouveaux mécanismes du système de réparation de l’ADN par excision de nucléotides (NER), leur permettant ainsi de franchir une nouvelle étape dans la compréhension de la trichothyodystrophie, une des maladies génétiques altérant ce procédé. Leurs résultats sont publiés le 25 août 2014 dans la revue The Journal of Cell Biology.

 

La réparation de l’ADN en question
La voie de réparation NER permet à l’organisme de détecter les lésions dans le génome, d’ouvrir la molécule d’ADN à l’endroit concerné, d’enlever la lésion puis de la remplacer par une séquence d’ADN réparée. Toutes ces étapes font intervenir plus de 20 polypeptides qui s’agencent selon un ordre séquentiel précis : XPC puis TFIIH (contenant XPB, XPD et TTDA) puis XPA, etc. Les chercheurs ont ici tenté de forcer la formation du complexe de NER sur l’ADN en l’absence de lésion, afin d’observer si le processus pouvait se dérouler sur un ADN non-endommagé.

 

Forcer la fixation des précurseurs de NER
Le système Lactose Operateur-Lactose Represseur (LacO-LacR), basée sur un système de reconnaissance existant chez les bactéries, permet de fixer des protéines d’intérêt sur l’ADN en s’affranchissant de la présence des séquences ou des structures représentant leurs cibles naturelles. Les chercheurs ont fusionné la protéine LacR à leur protéine d’intérêt et exprimé la chimère dans une cellule de mammifère dans laquelle la séquence du LacO a été introduite artificiellement et s’est intégrée de manière aléatoire dans le génome. La chimère vient alors reconnaître la séquence LacO grâce à la présence du LacR, ce qui fixe la protéine d’intérêt au génome de façon artificielle. Les chercheurs peuvent alors étudier la formation de complexes protéiques sur le LacO en utilisant des techniques d’immunofluorescence.
Ici les chercheurs ont forcé plusieurs protéines de la NER, dont la protéine XPC en charge de la détection des lésions de l’ADN dans le mécanisme, à se lier à l’ADN en l’absence de lésion. A leur grande surprise, ils ont observé que les étapes de recrutement des différentes protéines pour la mise en place du mécanisme NER restaient inchangées et avaient lieu de manière ordonnée, de la même manière que lorsque ces protéines reconnaissent un ADN endommagé.

 

Mieux comprendre la trichothyodystrophie
Les chercheurs ont également utilisé le système LacO-LacR afin de comprendre les défauts moléculaires associés à une maladie rare. La trichothyodystrophie est une des maladies génétiques qui touchent précisément ce mécanisme de réparation de l’ADN. Une des mutations les plus courantes de cette maladie touche TTDA, une des sous-unités du gros complexe TFIIH qui a pour rôle d’ouvrir la molécule d’ADN. Les mécanismes sous-jacents à cette mutation étaient mal connus. En effet, alors que celle-ci diminuait de 50% la quantité de facteur TFIIH, seulement 10 à 20% de l’efficacité de la réparation était maintenue, laissant entendre d’autres répercussions en aval de TFIIH. Ici les chercheurs ont utilisé le système LacO-LacR pour fixer la protéine TTDA mutée ou non et observé les répercussions sur le recrutement postérieur des protéines de réparation. Ils ont ainsi mis en évidence une altération dans le recrutement de la protéine XPA qui expliquerait la baisse importante de l’efficacité de la réparation de l’ADN chez les patients TTD-A.

 

Ces résultats montrent que l’assemblage des protéines de la NER n’est pas tributaire de la présence d’une lésion. Ils apportent également de nouveaux éléments dans la compréhension des mécanismes de NER et notamment sur le cas de la mutation de TTDA responsable de la trichothyodystrophie. Cette méthodologie peut maintenant être étendue à d’autres mutations responsables d’altération du mécanisme de réparation de l’ADN et offre de belles perspectives pour la compréhension de plusieurs maladies génétiques rares.

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