Contrôle de la résolvase Yen1 en relation avec SUMO dans la mitose

Sumo-Directed Control of the Resolvase Yen1 in Mitotic Cells

• Auteur / Autrice : Hugo Dorison
• Direction : Gérard Mazón
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 21/01/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie, Biologie, Médecine, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Intégrité du génome et cancers (Villejuif, Val-de-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Karine Dubrana
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guy-Franck Richard, Maria Teresa Teixeira, Valérie Borde, Bertrand Llorente, Valeria Naim
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guy-Franck Richard, Maria Teresa Teixeira

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ubiquitination

Petites protéines modificatrices apparentées à l'ubiquitine

Protéine SUMO-1

Protéines -- Modifications posttraductionnelles

Sumoylation

ADN -- Réparation

Recombinaison homologue

Mots clés libres

Recombinaison homologue

Réparation de l'ADN

Yen1

Sumo

Sim

STUbL

Homologous Recombination

DNA Repair

Yen1

Sumo

Sim

STUbL

Résumé

La réparation de cassures d’ADN double brins par recombinaison homologue nécessite la formation d’intermédiaires multibrins qui peuvent être le lieu de formation de crossovers après résolution par des nucléases. La modification de protéines par ubiquitine et SUMO est un mode de contrôle répandu parmi les protéines de la réparation de l’ADN. De plus, certaines protéines de la réparation de cassures double brins interagissent entre elles, lorsqu’elles sont sumoylées, par le biais de motifs d’interaction avec SUMO (SIMs). La nucléase Yen1 subit un contrôle rigoureux lors du cycle cellulaire dans le but de limiter la formation de crossover et ainsi de préserver l’intégrité du génome. Dans ce manuscrit, il sera mis en évidence que Yen1 est régulé de surcroit par l’ubiquitination, la sumoylation et enfin l’interaction non covalente avec le modificateur SUMO via ses SIMs désormais découverts. Yen1 est sumoylé par les SUMO ligases Siz1 et Siz2, d’autant plus en conditions de dommages à l’ADN. En plus de quoi, Yen1 est un substrat de l’ubiquitine ligase Slx5-Slx8. En absence de cette dernière, la fraction sumoylée de Yen1 persiste, ce qui mène à la localisation durable de Yen1 en accumulation ponctuelle dans le noyau. L’ubiquitination de Yen1 par Slx5-Slx8 a surtout lieu à la lysine 714. Une mutation de cette lysine augmente la formation de crossovers, et annule également les défauts de ségrégation des chromosomes qui peuvent avoir lieu en l’absence d’autres nucléases. D’autre part, l’action nucléolytique de Yen1 ne s’effectue correctement que lorsque celui-ci peut interagir de façon non covalente avec des partenaires sumoylés. Des mutations dans les SIMs de Yen1 réduisent sa capacité à découper et résoudre les intermédiaires de la recombinaison, ce qui donne lieu à une augmentation de l’instabilité génomique et de la mauvaise ségrégation des chromosomes.

The repair of double-stranded DNA breaks (DSBs) by homologous recombination involves the formation of branched intermediates that can lead to crossovers following nucleolytic resolution. Ubiquitin and SUMO modification is commonplace amongst the DNA damage repair proteins. What is more, a number of DSB repair factors interact with each other when sumoylated, making use of SUMO interaction motifs (SIMs). The nuclease Yen1 is tightly controlled during the cell cycle to limit the extent of crossover formation and preserve genome integrity. In this manuscript we describe further regulation of Yen1 by ubiquitination, sumoylation and non-covalent interaction with SUMO through its newly characterized SIMs. Yen1 is sumoylated by Siz1 and Siz2 SUMO ligases, especially in conditions of DNA damage. Furthermore, Yen1 is a substrate of the Slx5-Slx8 ubiquitin ligase. Loss of Slx5-Slx8 stabilizes the sumoylated fraction of Yen1, and results in persistent localization of Yen1 in nuclear foci. Slx5-Slx8-dependent ubiquitination of Yen1 occurs mainly at K714 and mutation of this lysine increases crossover formation during DSB repair and suppresses chromosome segregation defects when other nucleases are unavailable. In addition, proper and timely nucleolytic processing from Yen1 is dependent on interactions mediated by non-covalent binding to sumoylated partners. Mutations in the motifs that allow SUMO-mediated recruitment of Yen1 leads to its mis-localization, decreasing Yen1’s ability to resolve DNA joint-molecule intermediates and resulting in increased genome instability and chromosome mis-segregation.