PUBLICATION
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Publication de l'équipe Nanomanipulation de biomolécules (IJM-ENS)

L'équipe "Nanomanipulation de Biomolécules" de Terence Strick (Institut Jacques Monod et Ecole normale supérieure), a développé de nouvelles méthodes nanotechnologiques permettant d’observer en temps réel et à l’échelle d’une seule molécule la reparation de cassure double brin de l’ADN.

 

Mai 2018 : Observer en temps réel la réparation des cassures double-brin d'ADN chez les êtres humains

L’ADN de chaque cellule est constamment en train d’être endommagé, et la cellule ne peut survivre sans réparer activement ces dégâts grâce à des systèmes moléculaires spécialisés.  De nombreux cancers ont pour origine des défauts dans ces systèmes de réparation de l'ADN.  Parmi les dégâts les plus complexes a réparer on citera les cassures double-brin de l'ADN, où une molécule se trouve scindée en deux. Chez les êtres humains ces dégâts sont réparés par un système comprennant pas moins de six protéines distinctes.  Afin de comprendre comment autant de composantes s'assemblent en un système fonctionnel, l'équipe "Nanomanipulation de Biomolécules" de T. Strick (Institut Jacques Monod et Ecole normale supérieure) a mis en oeuvre de nouvelles approches nanotechnologiques permettant d'observer en temps réel des complexes de réparation en train d'effectuer leur travail sur des molécules endommagées d'ADN.  Ces travaux mettent à jour les redondances fonctionelles qui permettent à ce système de fonctionner de facon efficace et robuste malgré sa compléxité moléculaire. Ils ouvrent la voie vers l'étude quantitative de nouveaux médicaments ciblant ces processus de réparation.  Ce travail a été publié le 21 mai 2018 dans la revue Nature Structural & Molecular Biology.

La réparation des cassures double-brin par jonction d’extrémités non-homologoues (en anglais “NHEJ”, soit “Non-Homologous End-Joining”) fait intervenir un grand nombre de protéines.  Si les extrémités de l’ADN sont chimiquement compatibles alors ensemble les protéines Ku, DNA-PKcs, XRCC4, XLF, et Ligase IV peuvent réparer la cassure.  Si les extrémités de l’ADN ont été endommagées de telle sorte à ne plus être chimiquement compatibles alors des protéines accessoires telles que APLF et Artemis sont nécessaires.  Si la plupart de ces protéines sont connues depuis au moins une ou deux décennies, de nouvelles protéines importantes de ce proccessus continues à être découvertes.  Ainsi la protéine PAXX n’a été découverte qu’il y a quelques années.  Si cette protéine paraît importante pour le processus de réparation (elle est présente dans la plupart des organismes vivants ayant recours au NHEJ), elle n’est malgré tout pas absolument nécessaire à cette forme de réparation.  Alors, quel est son rôle? L’expérimentation molécule-unique permet de répondre a cette question en mesurant précisément la contribution de chacune des protéines au processus de réparation.  Ces travaux ont mis en évidence une hiérarchie d’interactions entre ces protéines expliquant comment leur assemblage sur une extrémité d’ADN cassée stabilise progressivement le complexe de réparation, lui permettant d’atteindre un temps de résidence sur l’ADN suffisemment long pour garantir le succés de la réaction de réparation.  Il se trouve que le rôle de PAXX est partiellement redondant avec le rôle de XLF, et qu’au moins l’une de ces deux protéines doit être présente pour stabiliser la “synapse” moléculaire où deux extrémités d’ADN se trouvent face-à-face juste avant d’être réparées.  Ces travaux expliquent également le phénotype de léthalité synthétique observé dans des systèmes modèles auxquels manquent les protéines PAXX et XLF.  Ces expériences ouvrent la voie vers la caractérisation ultraprécise de l’effet d’activateurs ou d’inhibiteurs de la réparation par NHEJ.  Les inhibiteurs de la réparation pourraient trouver leur utilité dans le cadre clinique, par exemple en empêchant les cellules cancéreuses d’acquérir des modes de résistance aux chimiothérapies.

 

REFERENCES

Dissection of DNA double-strand-break repair using novel single-molecule forceps.

Nature structural & molecular biology, 25(6), pp.482–487

Jing L. Wang, Camille Duboc, Qian Wu, Takashi Ochi, Shikang Liang, Susan E. Tsutakawa, Susan P. Lees-Miller, Marc Nadal, John A. Tainer, Tom L. Blundell and Terence R. Strick

 

Contact : strick@biologie.ens.fr, équipe nanomanipulation de biomolecules