La recombinase Rad51 est la protéine clef de la recombinaison homologue, un processus cellulaire qui intervient dans la réparation de l'ADN double brin et qui est essentiel pour le maintien de la stabilité du génome dans l'ensemble des organismes vivants. Rad51 est recrutée au niveau des lésions, sur l'ADN reséqué en simple brin, pour former un nucléofilament. Ce recrutement dépend de Rad52 chez la levure et BRCA2 chez l'humain. Des chercheurs du CEA-Jacob, en collaboration avec une équipe du B3S (I2BC, CEA-Joliot), ont montré 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, les 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 montrent 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.
Mais alors, comment expliquer l'effet protecteur de Rad52 sur la formation des nucléofilaments ?
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.
Contact pour l'I2BC/Institut des sciences du vivant Frédéric-Joliot :