Contrôle de la formation des délétions chromosomiques chez escherichia coli : mise en évidence du rôle de la protéine MutL

The control of the formation of chromosomal deletions in Escherichia coli : the role of the protein MutL

• Auteur / Autrice : Marina Elez
• Direction : Miroslav Radman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Escherichia coli

Mutagenèse

Délétion chromosomique

Escherichia coli

Mots clés libres

Protéine MutL

Résumé

La recombinaison, si elle implique les répétitions d'ADN, peut provoquer des remaniements chromosomiques, indiquant que le contrôle de ce processus est essentiel pour le maintien de la stabilité des génomes. Le système de réparation des mésappariements de bases (SRM) empêche la recombinaison entre répétitions non identiques d'ADN, cependant le mécanisme de ce contrôle de la recombinaison n'a pas élucidé. La protéine MutS permet la reconnaissance et la liaison avec les mésappariements. Mais le rôle exact de la protéine MutL dans cette réaction reste peu connu. Grâce au criblage génétique, qui visait à révéler des nouveaux suppresseurs de délétions entre les répétitions non identiques d'ADN, nous avons isolé une mutation mutL de séparation de fonction. Spécifiquement, ce mutant montrait une augmentation de la fréquence des délétions mais pas celle de la mutagenèse. Ce phénotvpe divisé était provoqué par la diminution de l'expression de MutL indiquant que le contrôle de la recombinaison par le SRM pourrait être très sensible à la concentration de MutL. Siqnificativement, en faisant varier la concentration de MutL, nous avons trouvé que la fréquence de la recombinaison est inversement corrélée avec le niveau cellulaire de MutL. De plus, en analysant les séquences d'ADN des molécules recombinantes, nous avons observé que la tolérance des mésappariements de base dans la molécule hétéroduplex est inversement corrélée avec la concentration de MutL. Contrairement au contrôle de la recombinaison, le contrôle des erreurs de la réplication par le SRM n'est pas sensible à la surproduction ni à la diminution de l'expression de mutL. La surproduction de MutS n'a pas d'effet sur aucun des phénotypes de SRM examinés, indiquant que cette protéine, contrairement à MutL, n'est pas limitante pour l'activité du SRM. Nos résultats indiquent que MutL contrôle l'efficacité d'édition de la recombinaison par le SRM. De plus, cette protéine semble déterminer l'homologie effective d'ADN impliquée dans le processus de recombinaison. Pour comprendre les causes de la limitation de MutL, nous avons volu examiner si cette protéine est inactivée au cours de l'activité du SRM. Nous avons trouvé que MutL est une protéine stable permettant ainsi d'éliminer une des hypothèses existantes, notamment que MutL est dégradée au cours de la réparation par le SRM. L'inactivation de MutL par d'autres mécanismes reste à être exploré.

The presence of repeated DNA sequences in a genome is a liability, as inter-repeat recombination can resuit in chromosomal rearranqements. The mismatch repair System prevents recombination between non-identical repeats, but the anti-recombination mechanism has not been established. While the MutS protein binds to base-pair mismatches in heteroduplex DNA, the role of the MutL protein in prevention of recombination is unknown. During a screen desiqned to identify new cellular functions that suppress deletion formation involving non-identical DNA repeats, we isolated a mutL mutant having a separation of function phenotype. Specifically, this mutant showed increased frequencv of deletions but not increased frequencv of mutations. The split phenotvpe is due to mutL down-requlation, indicatinq that. Recombination editinq, as opposed to réplication editing, might be highly sensitive to MutL levels. By altering the levels of MutL, we found that the frequency of deletion-qeneratinq recombination is inversely related to the amount of MutL in the cell. The DNA séquence of the recombined genes shows that the tolerance of base-pair mismatches in heteroduplex DNA is also inversely correlated to MutL amount. Unlike editing of recombination, editing of misincorporation errors by mismatch repair is not sensitive to fluctuations in the amount of MutL. Overproduction of MutS does not affect any of the measured phenotvpes, suggesting that MutS, unlike MutL, is not limiting for mismatch repair activities. These results indicate that MutL (i) determines effective DNA homology in recombination processes, and (ii) fine-tunes editinq of the process of deletion formation involving repeated, diverged DNA sequences.