La recombinaison homologue est une des voies majeures de réparation des dommages de l'ADN telles que les cassures double brin. Une étape clé de cette voie de réparation consiste en la formation de filaments nucléoprotéiques formés de la protéine Rad51 sur de l'ADN simple brin. Ces nucléofilaments sont responsables de la recherche d'homologie et de l'invasion d'un ADN intact et semblable à l'ADN endommagé afin de l'utiliser comme matrice pour la synthèse réparatrice. La formation de ces nucléofilaments Rad51 est finement régulée. Chez la levure, la formation des filaments Rad51 est régulé par la protéine Rad52 et chez l'homme par la protéine BRCA2. Dans une étude précédente, des chercheurs du CEA-Jacob et du CEA-Joliot avait démontré que l'association Rad52-Rad51 non seulement favorise la formation des nucléofilaments de Rad51, mais qu'elle est aussi essentielle pour les protéger de l'activité déstabilisatrice d'une autre protéine, Srs2.
Dans une nouvelle étude publiée dans Nature communications, ces deux équipes du CEA, en collaboration avec l'Institut Curie et le synchrotron SOLEIL, dévoilent les bases moléculaires de l'interaction Rad51-Rad52. Par une approche structurale intégrative combinant RMN (Résonnance Magnétique Nucléaire), SAXS (diffusion des rayons X aux petits angles), chromatographie d'exclusion de taille et modélisation moléculaire, les chercheurs mettent en évidence qu'un fragment de 85 résidus au centre du domaine C-terminal intrinsèquement désordonné de Rad52 adopte une conformation tridimensionnelle spécifique après sa liaison à la surface d'un monomère de Rad51. Le fragment possède notamment trois motifs dont deux interagissent avec la surface de Rad51 nécessaire à son oligomérisation. Ainsi, le domaine C-terminal de Rad52 s'associe à des monomères de Rad51 et dissocie les oligomères de Rad51.
Effet protecteur de la protéine Rda52 sur les nucléofilaments
Comment expliquer alors, l'effet protecteur de la protéine Rad52 sur la formation des nucléofilaments rad51 ? Pour répondre à cette question, les auteurs ont généré des levures mutantes dans lesquelles l'interaction Rad52-Rad51 est affaiblie et ils ont analysé leurs défauts par génétique et microscopie, en présence ou en absence de Srs2. Ces résultats permettent de proposer que Rad52 agit comme un chaperon d'assemblage de Rad51 : en empêchant son oligomérisation « anarchique », en favorisant une association contrôlée de Rad51 avec l'ADN simple brin et en le protégeant de l'action déstabilisatrice de Srs2.
Cette activité de chaperon d'assemblage serait-elle directement liée à l'organisation originale du domaine C-terminal de Rad52 ? C'est possible, car plusieurs caractéristiques structurelles de ce fragment sont conservées chez BRCA2, qui joue le même rôle chez l'humain : domaine intrinsèquement désordonné et présence de plusieurs motifs communs, notamment un motif FxxA (phénylalanine, X, X, alanine) également retrouvé dans Srs2 et Rad51 lui-même. La liaison de ce motif semble donc être au cœur de la compétition entre l'oligomérisation de Rad51, son interaction avec Rad52 et son interaction avec Srs2.