Etude structurale et fonctionnelle de deux protéines des voies de surveillance du génome : 53BP1 humain et RAD9 de levure

Structural and functionnal study of two proteins involved in genome surveillance pathways : human 53BP1 and yeast RAD9

• Auteur / Autrice : Gaëlle Charier
• Direction : Bernard Gilquin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Résumé

Les cellules sont en permanence soumises à des stress génotoxiques induisant des dommages au niveau de leur ADN. Elles ont donc mis en place des mécanismes sophistiqués pour détecter ces dommages, signaler leur présence et les réparer. Ces mécanismes mettent en œuvre de nombreuses protéines, en particulier des '' médiateurs '', chargés de recruter les protéines '' transducteurs '' du signal détecté par des protéines '' senseurs ''. Rad9 de S. Cerevisiae représente le prototype du médiateur des voies de surveillance du génome. Aucun équivalent humain n'a été mis en évidence avec certitude à ce jour. La protéine 53BP1, présente chez les vertébrés, pourrait jouer ce rôle. Notre objectif est d'étayer cette hypothèse par des approches structurales et fonctionnelles. Nous avons d'abord résolu la structure 3D d'un domaine de 53BP1 nécessaire à sa fonction. Ce domaine est composé de 2 domaines Tudor. La détermination de la structure de la région équivalente chez Rad9 est en cours et montre qu'il existe de nombreuses similarités avec 53BP1. Parallèlement, une recherche de partenaires pour ces deux domaines de 53BP1 et de Rad9 a été réalisée. 53BP1 interagit avec l'histone H3 méthylée sur la lysine 79 grâce à ses domaines Tudor. Cette interaction semble nécessaire pour la fonction de 53BP1. Nous avons montré que 53BP1 interagit aussi avec des peptides riches en arginines et glycines et avec l'ADN. Nous avons montré que Rad9 interagit aussi avec H3 et avec l'ADN. Nos analyses montrent des structures similaires pour Rad9 et 53BP1 et des partenaires biologiques communs, mais des affinités et sélectivités différentes.

Since cells are continuously submitted to genotoxic stresses that induce DNA damages, they have evolved sophisticated mechanisms to detect, signal the presence of, and repair these damages. Numerous proteins are involved in the DNA damage response pathways, called “DNA damage checkpoint pathways”. In particular, “mediators” are in charge of recruiting “signal transducers” to “sensor” proteins. Budding yeast Rad9 is the prototype mediator of the DNA damage checkpoint pathways. To date, no mammal counterpart has been unambiguously identified. 53BP1, a mammalian protein, is a potential candidate. Our goal is to support this hypothesis through structural and functional analysis. First, we have solved the 3D structure of a functional domain of 53BP1. This domain is composed of two Tudor domains. We are currently working on the structure determination of the equivalent region in Rad9 protein, and our preliminary results show that Rad9 exhibits structural similarities with 53BP1. Concomitantly, a partners search was conducted for both proteins. 53BP1 was shown to interact with histone H3 dimethylated on lysine 79. This interaction seems to be necessary for 53BP1 recruitment to nuclear foci. 53BP1 also interacts with Arg-Gly rich peptides and DNA. Rad9 interacts with H3 and DNA too. Our results display similar structures and biological partners in common, but different affinities and selectivities for these proteins.