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Réparation ADN chez les procaryotes

Réparation ADN chez les procaryotes

Personnes impliquées:

Thématique:

Les systèmes de réparation de l’ADN participent au maintien de l’intégrité des génomes et jouent donc un rôle prépondérant au niveau cellulaire et dans la transmission d’un patrimoine génétique fidèle au cours des descendances. 

Nous nous intéressons plus particulièrement à une protéine baptisée NucS (également appelée EndoMS dans la littérature). La présence de cette protéine, découverte au laboratoire, est restreinte au monde procaryotique. Elle est retrouvée chez certaines espèces d’Archaea (Crenarcheota et Euryarcheota) et chez de nombreuses bactéries appartenant au large phylum des Actinobacteria (eg. Corynebactéries et Mycobactéries). Elle présente une activité de clivage contre différents substrats d’ADN et est notamment impliquée dans la détection et la réparation de mésappariements. 

Un travail est mené actuellement au sein de notre pôle pour comprendre plus en détails le mécanisme impliquant NucS dans cette réparation. Pour cela, deux modèles bactériens sont étudiés au laboratoire : Corynebacterium glutamicum et Mycobacterium smegmatis. Différentes approches interdisciplinaires de Biologie Moléculaire, Génétique, Biochimie, Microscopie et Bioinformatique sont utilisées.

Il a déjà été établi que NucS travaille de concert avec la protéine connue sous le nom de bêta-clamp ou sliding-clamp (ie. PCNA chez les archées et DnaN chez les bactéries). Une partie du projet vise donc à rechercher et caractériser d’autres protéines partenaires impliquées dans cette voie de réparation. Une seconde partie de nos travaux visent également à évaluer l’impact de mutations dans le gène nucS dans l’antibiorésistance détectée chez de nombreux isolats cliniques de l’agent étiologique de la tuberculose, Mycobacterium tuberculosis.

Figure. A) Structure 3D dimérique de la protéine NucS de Thermococcus kodakarensis (PDB : 5GKE ; 5GKJ). La protéine en absence d’ADN adopte une conformation « ouverte » (à gauche) qui se ferme en présence d’un substrat présentant un mésappariement (à droite) (adapté de Nakae et al. (2016). Structure, 24 :1960-71). B) Activité in vitro de clivage d’un substrat ADN présentant un mésappariement G:T par la protéine NucS. Cette activité est augmentée en présence de la protéine DnaN (bêta-clamp). C) Colonies de bactéries C. glutamicum devenues résistantes à la rifampicine dans un contexte sauvage (wild-type) et mutant DnucS. Le taux de mutations spontanées et augmenté d’un facteur 200 en absence de NucS (adapté de Ishino et al. (2018) Nucleic acids research, 46 : 6206-17).

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Mots-clés : microbiologie, réparation ADN, mésappariements, NucS, bêta-clamp, C. glutamicum, M. smegmatis, M. tuberculosis, antibiorésistance.

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Publications

  • Ishino S, Skouloubris S, Kudo H, l'Hermitte-Stead C, Es-Sadik A, Lambry JC, Ishino Y, Myllykallio H. Nucleic Acids Res. 2018 Jul 6;46(12):6206-6217. https://doi.org/10.1093/nar/gky460

  • Rezgui R, Lestini R, Kühn J, Fave X, McLeod L, Myllykallio H, Alexandrou A, Bouzigues C. PLoS One. 2014. Nov 20;9(11):e113493. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0113493

  • Creze C, Ligabue A, Laurent S, Lestini R, Laptenok SP, Khun J, Vos MH, Czjzek M, Myllykallio H, Flament D. J Biol Chem. 2012 May 4;287(19):15648-60. https://doi.org/10.1074/jbc.M112.346361

  • Creze C, Lestini R, Kühn J, Ligabue A, Becker HF, Czjzek M, Flament D, Myllykallio H. Structure and function of a novel endonuclease acting on branched DNA substrates. Biochem Soc Trans. 2011 Jan;39(1):145-9. https://doi.org/10.1042/BST0390145

  • Ren B, Kühn J, Meslet-Cladiere L, Briffotaux J, Norais C, Lavigne R, Flament D, Ladenstein R, Myllykallio H. Structure and function of a novel endonuclease acting on branched DNA substrates. EMBO J. 2009 Aug 19;28(16):2479-89. https://doi.org/10.1038/emboj.2009.192

  • Ren B, Kuhn J, Meslet-Cladiere L, Myllykallio H, Ladenstein R. Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun. 2007 May 1;63(Pt 5):406-8. https://doi.org/10.1107/S1744309107015278

  • Meslet-Cladiére L, Norais C, Kuhn J, Briffotaux J, Sloostra JW, Ferrari E, Hübscher U, Flament D, Myllykallio H. J Mol Biol. 2007. Oct 5;372(5):1137-48. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2007.06.056 

Collaborations

  • Dr Guislaine Refrégier, IDEEV, UniV. Paris-Saclay
  • Pr Emmanuelle Cambau, University Paris Cite - APHP (Bichat Claude-Bernard hospital)
  • Pr Lars Jelsbak, DTU, Danemark
  • Pr Pierre Leblond, Univ. de Lorraine, Nancy
  • Didier Flament, IFREMER, Brest

Financements

  • ANR-22-CE12-0042 / Avril 2023, durée 48 mois
  • ANRS – Maladies infectieuses émergentes Agence autonome de l’INSERM (EMERGENCES N°23534)