Thèse soutenue

Relation structure-fonction de FUS, une protéine de liaison à l'ARN, dans la réparation de l'ADN
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Auteur / Autrice : Evgeniya Mamontova
Direction : David PastreOlga Lavrik
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
Date : Soutenance le 22/05/2023
Etablissement(s) : université Paris-Saclay en cotutelle avec Novosibirsk State Technical University (Novosibirsk, Russie)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et Dynamique des Systèmes Vivants
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Structure et activité des biomolécules normales et pathologiques (Evry, Essonne ; 2007-....)
référent : Université d'Évry Val d'Essonne
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Loïc Hamon
Examinateurs / Examinatrices : Stefania Millevoi, Françoise Dantzer, Partho Ray
Rapporteurs / Rapporteuses : Stefania Millevoi, Françoise Dantzer

Résumé

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Les cellules ont développé des mécanismes de réparation complexes pour maintenir l'intégrité de leurs génomes, et l'un de ces mécanismes implique l'enzyme PARP-1 et la synthèse de poly(ADP-ribose) (PAR). PARP-1 est recruté sur les sites de dommages à l'ADN, où il synthétise de longues chaînes PAR chargées négativement attachées à lui-même et à d'autres protéines. Les chaînes PAR agissent alors comme un échafaudage pour le recrutement d'autres protéines, qui sont nécessaires à une réparation correcte de l'ADN.Dans des études récentes, diverses protéines de liaison à l'ARN se sont avérées jouer un rôle dans la réparation de l'ADN. Lorsque l'on considère les mécanismes de réparation de l'ADN qui dépendent de l'activation de PARP-1, il semble que les membres de la famille FET, en particulier FUS, jouent un rôle central. FUS est recruté sur les sites de dommages à l'ADN après exposition au faisceau laser. Il a été identifié dans des analyses par spectrométrie de masse de protéines PARylées suite à un stress génotoxique et il a été démontré qu'il interagit directement avec le PAR. De plus, FUS a été démontré comme formant des compartiments grâce à des interactions entre ses domaines de faible complexité, comme observé au niveau des sites de dommages à l'ADN suite à l'activation de PARP-1.Le but de cette étude est d'étudier les fonctions biologiques de FUS dans les mécanismes de réparation de l'ADN liés à l'activation de PARP-1. FUS est connu pour participer à la transcription en interagissant avec l'ARN Pol II et en se liant à l'ARNm naissant. Étant donné que les dommages à l'ADN se produisent souvent dans la chromatine ouverte et transcriptionnellement active, FUS est situé à proximité des sites de dommages à l'ADN et peut être rapidement dirigé vers eux. À cet égard, la première question abordée dans cette étude était le lien entre la transcription et la réparation de l'ADN dans le contexte des fonctions FUS dans le noyau. Deuxièmement, la fonction de FUS dans la réparation de l'ADN dépendante de PARP-1 est basée sur sa capacité à se lier à PAR. Alors que d'autres protéines de liaison à l'ARN peuvent également se lier au PAR par le biais d'interactions électrostatiques, FUS a une propension unique à se lier et à être PARylé. Par conséquent, comprendre les caractéristiques structurelles qui rendent FUS unique parmi les autres protéines de liaison à l'ARN et la nature des interactions FUS-PAR peut aider à faire la lumière sur son rôle dans la réparation de l'ADN.Dans cette étude, nous avons utilisé une approche structurelle pour démontrer l'interaction spécifique du domaine RRM unique de FUS avec PAR. Contrairement à d'autres protéines de liaison à l'ARN, les RRM de FUS manquent de résidus aromatiques qui interagissent généralement avec les bases de l'ARN. Notre analyse par spectroscopie RMN montre que cela fournit une base pour l'interaction similaire du FUS RRM avec l'ARN et le PAR. De plus, nous avons cherché à savoir si FUS jouait un rôle dans le contrôle du niveau global de PAR dans le noyau des cellules HeLa suite au stress oxydatif et à l'arrêt de la transcription. Nos résultats indiquent que FUS peut augmenter de manière significative le niveau de PARylation dans les cellules exposées à de faibles concentrations de peroxyde d'hydrogène, un agent de stress oxydatif connu pour activer fortement PARP-1. Cette découverte est cohérente avec le lien entre la transcription et la réparation de l'ADN, car le blocage de la transcription augmente considérablement la capacité de FUS à augmenter le niveau de PAR dans les cellules HeLa exposées au peroxyde d'hydrogène. De plus, nous avons identifié certains résidus situés dans le RRM de FUS, précédemment identifiés comme PARylés, qui contrôlent l'autoPARylation de PARP-1 in vitro et le niveau d'activité de PARP-1 dans les cellules. Dans l'ensemble, ces résultats fournissent une base pour comprendre le rôle spécifique de FUS dans les mécanismes de réparation de l'ADN liés à PARP-1.