Structure-function analysis of the interactions mediated by MLH1 C-terminal region and essential for DNA mismatch repair
Interactions de la région C-terminale de MLH1 nécessaires à la voie de réparation des mésappariements de l'ADN
Résumé
Eucaryotic Mlh1 is a core component of mismatch repair pathway (MMR). In yeast organisms, Mlh1 forms heterodimer with its C-terminal region with endonucleases Pms1 and Mlh3. The C-terminal region of Mlh1 is also involved in interactions with MMR exonuclease Exo1 and two proteins, Ntg2 and Sgs1, which are involved in other DNA repair pathways. First, we identified and charaterised the interaction site between Mlh1 and proteins Exo1, Ntg2, and Sgs1, that share the same motif of 5 amino acids, (R/K)SK(Y/F)F, named MIP box for Mlh1 Interacting Protein. We showed that these 3 proteins bind to the same site, named site S2. 10 positions of Mlh1 important for interactions on site S2 were identified and a micromolar affinity was measured by calorimetry between the C-terminal region of Mlh1 and peptides containing a MIP box. We showed that human EXO1 and BLM specifically with human MLH1 through their MIP box. Secondly, we solved the X-ray structure of the C-terminal region of Mlh1*Pms1 heterodimer at 2.6Å. The structure shows that the surface buried upon heterodimerisation is higher in eucaryotes than in MutL homodimers. The structure confirms the overall structure of the site S2 predicted in the first part of this study. The endonuclease site of Pms1 presents in the crystal two zinc atoms that are bound by five Pms1 residues and the last residue of Mlh1 chain, cystein C769. This structure represents the first image of the C-terminal region of an eucaryote Mlh1*Pms1 heterodimer. It allows localizing the positions of human MLH1 mutants associated with colon cancers named HNPCC.
La protéine Mlh1 eucaryote est un acteur central de la voie de réparation des mésappariements (MMR). Chez la levure, Mlh1 forme un hétérodimère via sa région C-terminale avec les endonucléases Pms1 et Mlh3. La région C-terminale de Mlh1 est également en interactions avec l’exonucléase Exo1 du MMR et deux protéines Ntg2 et Sgs1 qui sont impliquées dans d’autres voies de réparation. Dans un premier temps, nous avons identifié et caractérisé le site d’interaction de Mlh1 avec les protéines Exo1, Ntg2 et Sgs1, qui utilisent un même motif de 5 acides aminés, (R/K)SK(Y/F)F appelé motif MIP pour Mlh1 Interacting Protein. Nous avons montré que ces 3 protéines interagissent en un même site, appelé site S2. Nous avons identifié 10 positions de Mlh1 impliquées dans le site S2 et caractérisé par microcalorimétrie, une affinité micromolaire entre des peptides contenant le motif MIP et la région C-terminale de Mlh1. Nous avons montré que les protéines EXO1 et BLM humaines qui possèdent également un motif MIP, interagissent spécifiquement avec MLH1 humain par ce motif. Dans un second temps, nous avons résolu la structure cristallographique à 2.6Å de la région C-terminale de l’hétérodimère Mlh1*Pms1. Le site d’hétérodimèrisation présente une surface d’interaction supérieure à celle observée dans les homodimères de MutL bactériens. La structure résolue confirme le rôle des 10 acides aminés de Mlh1 identifiés lors de la caractérisation du site S2. La structure du site endonucléase de Pms1 révèle la présence de deux atomes de zinc chelatés par 5 acides aminés de Pms1 et le dernier acide aminé de la protéine Mlh1, la cystéine C769. Cette première structure d’une région C-terminale d’un complexe Mlh1*Pms1 eucaryote permet d’analyser la position des nombreux mutants ponctuels de MLH1 humain associés à des cancers du côlon HNPCC.
Origine : Version validée par le jury (STAR)