La réponse SOS chez la bactérie radiorésistante Deinococcus radiodurans

The SOS response in the radioresistant bacterium Deinococcus radiodurans

• Auteur / Autrice : Geoffrey Martinez
• Direction : Pascale Servant
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : I2BC - Institut de Biologie Intégrative de la Cellule
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Deinococcus radiodurans

Réponse SOS

Radiorésistance

Deinococcus radiodurans

SOS response

Radioresistant

Résumé

La bactérie Deinococcus radiodurans, l'un des organismes les plus radiorésistants connus à ce jour, est capable de reconstituer en quelques heures un génome fonctionnel à partir d'une centaine de fragments d'ADN. Cette capacité exceptionnelle de résister à des doses très élevées de radiations ionisantes est la résultante de plusieurs facteurs : une réparation très efficace des cassures de l'ADN, une protection des protéines contre l'oxydation, une structure compacte du nucléoïde maintenue après irradiation et une régulation fine de la réponse aux radiations. Un des enjeux actuels du laboratoire est de décrypter les réseaux de régulations impliqués dans les réponses cellulaires mises en place chez D. radiodurans pour faire face à un stress génotoxique et d'identifier ainsi l'ensemble des acteurs contribuant à sa radiorésistance. Le laboratoire a contribué à la découverte d'une voie majeure de réponse au stress génotoxique médiée par le couple IrrE/DdrO. En condition de stress, la métalloprotéase IrrE clive le répresseur transcriptionnel DdrO permettant l'expression de plusieurs dizaines de gènes impliqués spécifiquement dans la réponse aux dommages cellulaires. Chez de nombreuses bactéries, la présence de dommages à l'ADN conduit en l'activation de la réponse SOS médiée par le couple LexA/RecA. En condition standard de croissance, les gènes constituant la réponse SOS sont réprimés par le régulateur transcriptionnel LexA. Lors de la survenue de dommages à l'ADN, la formation de nucléofilament de RecA* entraine l'auto-clivage de LexA qui perd son affinité pour l'ADN et conduit à l'expression des gènes de la réponse SOS. Deux homologues de LexA, LexA1 et LexA2, sont présents chez D. radiodurans. Comme chez E. coli leur auto-clivage est stimulé par RecA en presence de dommages à l'ADN cependant, les gènes sous le contrôle de LexA1 et LexA2, potentiellement impliqués dans la réponse au stress génotoxiques , ne sont pas encore connus. Le projet de thèse vise à identifier les gènes régulés directement ou indirectement par LexA1 et LexA2, de comprendre leurs rôles dans la réponse aux stress.

The bacterium Deinococcus radiodurans is known for its exceptional ability to withstand the lethal effects of DNA damaging agents and to reconstruct a functional genome from hundreds of radiation-induced chromosomal fragments. This exceptional ability to resist very high doses of ionizing radiation is the result of several factors: a very efficient repair of DNA breaks, a protection of proteins against oxidation, a compact structure of the nucleoid maintained after irradiation and a fine regulation of the response to radiation. One of the current challenges of the laboratory is to decipher the regulatory networks involved in the cellular responses of D. radiodurans to genotoxic stress and to identify all the actors contributing to its radioresistance. The laboratory contributed to the discovery of a major pathway of response to genotoxic stress mediated by the IrrE/DdrO couple. Under stress conditions, the IrrE metalloprotease cleaves the transcriptional repressor DdrO allowing the expression of several dozen genes specifically involved in the response to cellular damage. In many other bacteria species, the presence of DNA damage leads to the activation of the SOS response mediated by the LexA/RecA pair. Under standard conditions, the genes constituting the SOS response are repressed by the transcriptional regulator LexA. When cells are exposed to genotoxic stress conditions, the formation of RecA* nucleofilament leads to the self-cleavage of LexA which loses its affinity for DNA and leads to the expression of the SOS response genes. Two homologs of LexA, LexA1 and LexA2, are present in D. radiodurans. Stimulation of their self-cleavage by RecA* was described, however, the genes under the control of LexA1 and LexA2 in the response to genotoxic conditions are yet unknown. This thesis project aims to identify the genes regulated directly or indirectly by LexA1 and LexA2 and to understand their roles in the stress response.