Interactions entre composants de la maintenance génomique chez Archaea hyperthermophiles : étude des associations entre PCNA et le complexe Mre11-Rad50 et entre les hélicases MCM et XPD

Interactions of genomic maintenance components from hyperthermophilic Archaea : focus on the interplay between PCNA and Mre11-Rad50 complex and on a helicase duo with MCM and XPD

• Auteur / Autrice : Gaëlle Hogrel
• Direction : Didier Flament
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie. Microbiologie
• Date : Soutenance le 07/12/2015
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de microbiologie des environnements extrêmes (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Jebbar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Flament, Mohamed Jebbar, Gaëlle Legube, Patrick Forterre, Bruno Franzetti, Laurent Terradot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Gaëlle Legube, Patrick Forterre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique

Archéobactéries

Mots clés libres

Archée

Réplication et recombinaison de I'ADN

Interaction protéine-protéine

Archaea

DNA replication

DNA repair & recombination

Protein-protein interaction

Résumé

Vivant à des températures supérieures à 80°C, les archées hyperthermophiles ont démontré une capacité étonnante à se remettre de dommages dans leur ADN, suggérant la présence de gardiens du génome particulièrement efficaces. Ces gardiens, des protéines relativement similaires entre archées et eucaryotes, agissent et interagissent dans un ballet savamment orchestré par la cellule. Chez les archées, plusieurs protéines impliquées dans des voies essentielles à la réparation de I'ADN manquent à I'appel. Précédemment au laboratoire un réseau impliquant les protéines de la maintenance génomique de Pyrococcus abyssi a dévoilé de nouvelles interactions protéine-protéine. Décrire l'interaction pour mieux comprendre sa fonction, voici la démarche suivie et présentée dans ce manuscrit pour les duos: PCNA/Mrell-Rad50 et MCM/XPD. Pour la première fois chez Pyrococcus furiostts une interaction physique et fonctionnelle a été démontrée entre PCNA, le maestro de la réplication, et Mrell-Rad50, le complexe de la recombinaison. Pour la seconde étude, la caractérisation de l'hélicase réplicative MCM de P. abyssi a été menée via une approche biophysique basée sur des techniques de fluorescence. Les difficultés rencontrées durant la production de son partenaire potentiel XPD, n'ont toutefois pu permettre la caractérisation de leur interaction. Plus généralement ces interactions s'inscrivent dans un contexte où le couplage de la réplication avec des processus de réparation trouve son importance particulièrement chez les archées de l'extrême, archées qui se révèlent être de passionnants modèles pour l'étude des mécanismes de la maintenance génomique.

Living at temperatures above 80°C, hyperthermophilic Archaea demonstrated amazing capacity to recover from DNA damages, suggesting they arguably have efficient genome guardians. These guardians, proteins which are relatively similar between Archaea and eukaryotes, act and interact like a ballet orchestrated by the cell. Several proteins involved in essential repair pathway in eukaryotes are missing in Archaea. To gain insights into archaeal genome maintenance processes, a previous work proposed a protein-protein interaction network based on Pyrococcus abyssi proteins. Through this network, new interactions involving proteins from DNA replication and proteins from DNA repair were highlighted. To describe interactions for a better understanding of their functions, was the aim of the work presented here for two protein interactions: PCNA/Mrell-Rad50 and MCM/XPD. For the first time in Pyrococcusfuriosus, we demonstrated both physical and functional interplay between PCNA, the replication maestro, and Mrell-Rad50, a complex involved in recombination process. For the second studied interaction, we used a biophysics approach based on fluorescent technics to characterise helicase activity of P.abyssi MCM. As several problems were encountered for XPD production, we did not characterise the helicase interaction. These two interactions are part of a more general context, where combined DNA replication and DNA repair processes could be important, especially for extremophile Archaea, Archaea which are amazing study models for understanding molecular processes ensuring genome integrity.