Rôles du complexe Ku et de WRN dans la réparation de l'ADN
La moitié des patients atteints de cancers reçoivent à un moment ou un autre un traitement par radiothérapie. Un des principaux effets de ce traitement est de générer des
cassures double-brin de l'ADN dans le noyau des cellules irradiées, dommages
toxiques pouvant entrainer la mort cellulaire.
La compréhension des
mécanismes moléculaires de réparation de ces dommages est
essentielle pour concevoir des inhibiteurs spécifiques. L'équipe
«
Nuclear envelope, Telomeres and DNA repair » de l'I2BC s'intéresse depuis plusieurs années à l'hétérodimère Ku70/80 (Ku), le premier facteur à se fixer sur les cassures d'ADN pour initier leur réparation (réparation par jonction directe ou
Non-homologous end-joining, NHEJ). En collaboration avec des équipes de l'Université de Leicester et de l'IPBS (Toulouse), ils ont notamment caractérisé des super-complexes formés lors de ces premières étapes de la réparation NHEJ (Institut des sciences du vivant Frédéric-Joliot - La machinerie de la réparation de l'ADN plus flexible grâce à PAXX ?).
La
protéine Werner ou WRN intervient également lors de ces étapes. C'est une enzyme de type
hélicase : elle est capable de séparer les deux brins d'une double hélice d'ADN, un peu comme le ferait une fermeture éclair.
WRN permet la création de certaines fourches de réplications, notamment quand celles-ci sont bloquées. C'est la
seule hélicase humaine à posséder une activité exonucléase 3' -> 5', c'est-à-dire qu'elle est capable de dégrader l'ADN à partir de son extrémité 3'. Le dysfonctionnement de la protéine WRN est responsable du
syndrome de Werner, une
maladie génétique rare qui se manifeste par un vieillissement prématuré associé à un risque élevé de survenue de cancers et une espérance de vie réduite.
WRN interagit avec l'hétérodimère Ku70/80 (Ku). Cette interaction stimule l'activité exonucléase de WRN mais les bases moléculaires de l'interaction sont inconnues.
Résolution de la structure d'un complexe Ku:ADN:WRN
Dans une récente
étude publiée dans
Nature Communications, les équipes de l'I2BC et de l'Université de Leicester présentent une
structure cryo-EM à haute résolution (3,3Å de résolution) de Ku humain lié à l'ADN en complexe avec le domaine exonucléase de WRN. Cette structure révèle plusieurs sites d'interaction entre WRN et le complexe Ku:ADN.
De manière inattendue, les chercheurs mettent en évidence qu'un domaine de Ku70 (SAP) est stabilisé au sein de ce complexe, et ils identifient des contacts spécifiques médiant cette interaction. Ces surfaces d'interaction ont été
validées (grâce à une collaboration avec l'IPBS et l'ISS (Rome, Italie) en évaluant l'impact de mutations ponctuelles au niveau des interfaces Ku-WRN :
- Par des études biochimiques en mesurant l'activité exonucléase de protéines recombinantes purifiées ;
- Par des études cellulaires portant sur le recrutement de WRN sur des sites nucléaires endommagés par des micro-irradiations au laser biphotonique.
Enfin, les chercheurs démontrent que la rupture de l'interaction WRN-Ku70 entraîne une résection aberrante des fourches de réplication bloquées.
Les perspectives de ces travaux portent notamment sur l'extension de la caractérisation des mécanismes moléculaires de la voie de réparation NHEJ en y incluant d'autres acteurs et sur la caractérisation de mini-protéines inhibitrices de cette voie.
Contacts Institut des sciences du vivant Frédéric-Joliot / I2BC :