Réplication de l’ADN endommagé chez les eucaryotes : régulation et rôle de la mono-ubiquitination de PCNA

Replication of damaged DNA in Eucaryotes : regulation and role of the mono-ubiquitinated PCNA

• Auteur / Autrice : Valérie Schmutz
• Direction : Agnès Cordonnier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ubiquitine

Cellules eucaryotes

ADN -- Réplication

Résumé

Le génome des cellules est constamment soumis à des agressions exogènes ou endogènes qui créent des lésions sur l'ADN. La synthèse translésionnelle (TLS) permet à la cellule de répliquer l'ADN endommagé grâce à l'intervention d'ADN polymérases spécialisées. En réponse à des agents génotoxiques, le facteur de processivité PCNA, qui interagit avec les ADN polymérases réplicatives et translésionnelles, est mono-ubiquitiné par le complexe Rad6/Rad18. Durant ma thèse, j'ai cherché à (1) comprendre les évènements moléculaires qui déclenchent la mono-ubiquitination de PCNA et (2) à comprendre le rôle de cette modification dans la TLS. (1) Un test in vitro de réplication d'ADN endommagé, dans des extraits cellulaires humains, montre que la mono-ubiquitination de PCNA nécessite une synthèse d'ADN de plus de 40 nucléotides et le blocage au niveau d'une lésion. Cela suggère un processus dynamique au cours duquel le complexe de réplication évolue pour adopter une conformation ''mature'' nécessaire à l'activation de Rad6/Rad18. (2) L'étude in vitro du franchissement de 2 lésions différentes (TT-CPD et G-AAF) par l'ADN polymérase translésionnelle Polŋ révèle l'existence d'une voie de TLS indépendante de la mono-ubiquitination de PCNA. De plus, la complémentation de cellules déficientes en Polŋ par des mutants d'interaction avec PCNA (PIP) et/ou avec l'ubiquitine (UBZ) montre que chacun de ces domaines contribue à l'activité de Polŋ pour les deux types de lésion. Le domaine UBZ jouerait alors un rôle supplémentaire, non relié à la liaison à l'ubiquitine de PCNA.

The cell's genome is constantly subjected to exogenous and endogenous attacks, which create lesions on the DNA. TransLesion Synthesis (TLS) allows the cell to replicate over lesions by the use of specialized DNA polymerases. In response to genotoxic agents, the processivity factor PCNA, which interacts with replicative and translesionnal DNA polymerases, is mono-ubiquitinated by the Rad6/Rad18 complex. During my thesis, I try to understand (1) the molecular events that lead to the mono-ubiquitination of PCNA and (2) the role of this modification during TLS. (1) By using an in vitro replication assay of damaged DNA and human cell-free extracts, we show that the mono-ubiquitination of PCNA requires the synthesis of DNA longer than 40 nucleotides and the block at the lesion. This suggest a dynamic process during which the replication complex evolves to adopt a ''mature'' conformation necessary for the activation of Rad6/Rad18. (2) The in vitro study of the synthesis in front of two different lesions (TT-CPD and G-AAF) by the translesionnal DNA polymerase Polŋ reveals the existence of a TLS pathway independant of the mono-ubiquitination of PCNA. Furthermore, the complementation of Polŋ-deficient cells by PCNA (PIP) and/or ubiquitin (UBZ) interaction mutants shows that each of these domains contribute to the activity of Polŋ for both lesions. Thus, the UBZ domain may play an additionnal role that is not related to the interaction with mono-ubiquitinated PCNA.