Les protéines MutS et MutL chez aquifex aeolicus : la réparation des mésappariements de l'ADN chez les bactéries thermophiles

Aquifex aeolicus MutS and MutL : insights into the mismatch repair in a hyperthermophilic bacterium

• Auteur / Autrice : Jérôme Mauris
• Direction : Thomas Evans
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Biochimie
• Date : Soutenance en 2009
• 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

ATP

Hélicases

Bactéries thermophiles

Résumé

La comparaison du génome des bactéries methylant les sites GATC de l’ADN avec celui des bactéries et des eucaryotes ne methylant pas leur ADN aux sites Dam montre que ces derniers n’ont pas d’homologue de MutH, une endonuclease impliquée dans la réparation des mésappariements de bases de l’ADN. Ceci implique une discrimination entre le brin parental et le brin fils, lors de la réplication. Nous avons montré que MutL, chez la bactérie thermophile Aquifex aeolicus (Aae), est comparable à MutLalpha chez les eucaryotes. In vitro, Aae MutL a une activité endonucléase en présence de métaux lourds, stimulée par l’ATP et ne nécessitant par son hydrolyse en ADP. De plus, cette activité est confinée dans le domaine C-terminale de la proteine, dont nous avons caractérisé un motif propre à la famille de répresseurs à la toxine diphtérique (DtxR) et un second motif n’appartenant à aucune famille de protéines connue à ce jour, tous deux impliqués dans l’activité nucléase de Aae MutL. AaeMutL est donc un homologue de la protéine humaine PMS2. Nous avons également caractérisé la protéine Aq_793 et confirmé son activité helicase ATP-dépendente thermostable, qui préfère les substrats ayant une extrémité simple-brin protubérante en 3’, comme UvrD chez E. Coli. Aae MutL est capable de stimuler cette activité avec seulement ce substrat. Cette activation n’est pas dépendante de l’activité endonucléase de MutL. De plus, le domaine C-terminal seul est capable d’activer l’activité hélicase d’Aq_793, phénomène qui n’est pas observé chez E. Coli. Nous avons montré que le système de réparation des mésappariements chez Aquifex aeolicus a des similitudes avec celui d’E. Coli et des eucaryotes.

The mismatch repair (MMR) pathway ensures the stability of the genome by correcting the replicative error. In Esherichia coli, MutH discriminates the neosynthetized strand from the template via the hemimethylated GATC (Dam) site. By comparison, eukaryotes and bacteria unable to perform dam methylation do not exibit MutH homologs implying a different method of recognition of the DNA in the MMR pathway. We have shown that MutL from Aquifex aeolicus, a hyperthermophilic bacterium, is similar to eukaryotic MutLalpha. In vitro, Aae MutL is an endonuclease in the presence of heavy metals. This activity is stimulated by ATP binding but not ATP hydrolysis. We also were able to demonstrate that the C-terminal domain (CTD) of MutL was sufficient for MutL endonuclease activity with the characterization of two motifs, the heavy metal binding domain (DtxR) and a yet unknown domain responsible for this activity. Thus, Aae MutL is homologous to human PMS2. We also caracterized the putative helicase Aq_793 and confirmed that the ATP-dependent helicase has a strong preference for a 3’tail ssDNA substrate such as E. Coli UvrD. Moreover, Aae MutL is able to stimulate Aq_793 helicase activity only for this type of substrate in an endonuclease independent fashion. Interestingly, the CTD of Aae MutL was able to stimulate the helicase as well, a phenomenon not observed in E. Coli. We have shown that Aquifex aeolicus MMR pathway has similarities with both E. Coli and eukaryotes.