Caractérisation biochimique et structurale de l'hélicase BLM

• Auteur / Autrice : Rongbing Guo
• Direction : Xuguang Xi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Biochimie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique moléculaire

Cancer

Syndrome de Bloom

RecQ helicases

Helicase

Mots clés libres

Blm

Instabilité génétique

Résumé

Les Hélicases sont un sous-ensemble d'enzymes qui couplent l'énergie provenant de l'hydrolyse des nucléosides triphosphates (NTP) à la séparation des duplex d'acides nucléiques. Elles sont essentielles au métabolisme de l'ADN et de l'ARN (réparation, réplication, recombinaison et transcription). Les hélicases de la famille de RecQ sont essentielles et ont été très conservées lors de l'évolution. Chez l'humain, trois hélicases de type RecQ sont liées à de graves désordres autosomiques. Ils s'agissent du syndrome de Bloom (BS), du syndrome de Werner (WS) et du syndrome de Rothmund-Thomson (RTS) liés respectivement aux hélicases BLM, WRN et RecQ4. Cette thèse se focalise sur l'analyse des relations structurales et fonctionnelles de BLM. La formation d'érythèmes après exposition au soleil et le retard de croissance sont les principaux phénotypes du BS. La stérilité (ou l'infertilité), l'immunodéficience, et la prédisposition à un large spectre de cancers sont également les symptômes cliniques des patients BS. Les brèches et cassures de chromatides, les réarrangements structuraux de chromosomes, la configuration quadriradiale symétrique, tout comme les associations télomériques ou la quantité excessive de ponts d'anaphase représentent autant d'autres caractéristiques des patients BS. Mais, la haute fréquence d'échanges entre chromatides sœurs (SCE) détectable sous le microscope dans les lymphocytes du sang reste à l'heure actuelle le moyen le plus efficace de diagnostiquer la maladie. Cette thèse présente des résultats nouveaux, publiés dans trois articles scientifiques dan des journaux internationau x, sur les relations entre structure et fonctions de l'hélicase BLM qui peuvent être utiles dans l'identification de nouvelles stratégies thérapeutiques du syndrome de BLOOM.

Bloom's syndrome (BS) is an autosomal recessive disorder, showing high frequency of sister chromatid exchange in lymphocyte of the patients. Since BS is preposition of a wide spectrum of cancer, the syndrome has been studied for understanding of the mechanism of cancer extensively. Ln the first part, we proved the existence of a zinc-binding domain in which a zinc ion is coordinated by four cysteines residues in RecQ-Ct domain of BLM. This conclusion is drawn from our biophysical and biochemical studies. We modeled the 3D structure of BLM protein based on that of E. Coli RecQ helicase, which revealed a similar structural domain in both helicases that coordinate zinc. The results from experiments with three mutants showed that their enzymatic activities were severely reduced or abrogated. The demetalization of zinc from BLM had no influence on the activities of BLM, but it would decrease the themostability of the protein. Ln conclusion, BLM contains a zinc binding domain with one zinc ion in each protein. The second part of our studies includes the work for understanding of causative molecular mechanism of missense mutations which happened in helicase domain of BLM found in BS patients. On the basis of the work inthe fist part, we further modeled the 3D structure of BLM in complex with A TPyS and DNA. With the model, we deduced the possible causative mechanism of mutants. We produced mutant proteins and purified them to homogeneity. The A TPase activity, A TP binding activity, DNA binding activity and helicase activity ofthe mutants were ail checked. Ln conclusion 1 showed that: 1. BLM642-129o possibly employ an ''inchworm'' model mechanism; 2. Amino acid residues from 861 to 901 are imprtant for DNA binding; 3. DNA binding ofBLM is mainly controlled by lobe2 and lobe3, lobel contribute to a transient ssDNA binding; 4. The annealing activity of RecQ helicase suggests a weak DNA binding activity.