Thèse soutenue

[Dissection des caractéristiques enzymatiques de la gyrase inverse et de la topoisomérase III hyperthermophile dans une perspective à molécule unique]
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Auteur / Autrice : Xi Yang
Direction : Marc Nadal
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie. Biologie cellulaire et moléculaire
Date : Soutenance le 12/09/2019
Etablissement(s) : Université Paris Cité
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jacques Monod (Paris ; 1997-....)
Jury : Président / Présidente : Yves Pommier
Examinateurs / Examinatrices : Marc Nadal, Yves Pommier, David Bensimon, Jean-François Riou, Valérie Lamour
Rapporteurs / Rapporteuses : David Bensimon, Jean-François Riou

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Mots clés libres

Résumé

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Les ADN topoisomerérasessont des enzymes présentent chez tous les organismes vivant et elles résolvent les problèmes topologique de l’ADN grâce à des réactions de clivage et de religation. Ces enzymes ubiquitaires jouent un rôle essentiel dans de nombreux processus du métabolisme de l’ADN tel que la réplication et la reparation de l’ADN, la transcription, la recombinaison, la séparation des chromatides et la stabilité des génomes. Les topoisomérases sont classées en famille de type I et de type II selon leur structure et leur méchanisme. Parmi les topoisomérases de type I, une sous-famille a une structure en forme de cadenas et une reaction fondamentale de passage de brin qui supprime les surenroulement négatif un par un. Elles sont divisées en trois groupes : les Topo I, les TopoIII et les reverse gyrase (RG). Les TopoI sont très efficace pour relaché les ADN sous-enroulés alors que les Topo III sont plus apte à traiter les problèmes de caténation de l’ADN. La reverse gyrase est une enzyme chimérique composé d’une hélicase de type RecQ et d’une Top IA. L’interaction helicase–topoisomérase confère à la reverse gyrase une nouvelle fonctionnalité lui permettant d’augmenter l’enchevêtrement des deux brins d’ADN en s’opposant à la torsion. Nous avons effectué des expériences en molécule unique pour disséquer le mécanisme de RG2 (TopR2) de Sulfolobus solfataricus dont l’activité est strictement dépendante de la présence d’ATP. Nous avons observé que la fixation initiale de TopR2 génère une bulle d’ADN de 20 paires de base et que la fixation de l’ATP referme l’ADN sur 10 paires de base. L’hydrolyse d’ATP entraine ensuite le passage de brin d’ADN et la reformation de la bulle initiale d’ADN de 20 paires de base aboutissant à une augmentation de l’enchevêtrement des brins d’ADN de un. Nous avons également décrit une caractéristique unique de TopA de S. solfataricus, une Topo III hyperthermophile. Cette enzyme peut séparer efficacement des caténanes fermés covalement et cette activité tire parti de la présence de régions d’ADN simple brin qui est favorisée haute température et qui peut être également stabilisée par des protéines liant l’ADN simple brin.