Régulation de la formation des filaments Rad51 et stabilité génomique
La recombinaison homologue (RH) est un mécanisme fidèle de réparation des cassures double brins de l'ADN (CDB). Ces cassures peuvent être générées spontanément au cours de la vie cellulaire ou être induites par une exposition aux radiations où à des agents chimiques qui endommagent l'ADN. Des anomalies dans le processus de RH sont la cause de maladies génétiques telles que l'ataxie-télangiectasie, le syndrome de Nijmegen, l'anémie de Fanconi et le syndrome de Bloom. Un certain nombre d'entre elles impliquent une sensibilité au cancer, ce qui souligne le rôle prépondérant de la RH dans le maintien de l'intégrité du génome.
Afin de réparer des molécules ADN lésées, la RH permet de trouver et d'utiliser des séquences homologues intactes. Une étape clé dans cette recherche d'homologie est la formation de filaments nucléoprotéiques Rad51 sur les extrémités 3' d'ADN simple-brin générées à partir des CDBs. Le processus de polymérisation de ces filaments est initié par la nucléation de Rad51 sur l'ADN simple-brin et est poursuivie par un mécanisme coopératif d'élongation. Dans la cellule, les protéines ayant une forte affinité pour l'ADN simple brin (SSB), comme le complexe RPA, inhibe la fixation de Rad51. Des protéines médiatrices, appelées RMPs, favorisent la formation des filaments Rad51 en surmontant cette inhibition. Les protéines bactériennes RecO et DprA, la protéine Rad52 et le complexe hétérodimérique de protéines paralogues à Rad51, Rad55/Rad57, chez la levure et le suppresseur de tumeur BRCA2 chez l'homme sont des membres de cette famille. Chez la levure, le complexe Rad55/Rad57 semble également être impliqué dans la protection du filament Rad51 face à l'activité d'une protéine hélicase, Srs2.
L'hélicase Srs2 détruit les filaments Rad51 grâce à sa capacité à transloquer sur l'ADN simple-brin. Cette activité permet d'éliminer les filaments Rad51 inappropriés qui peuvent potentiellement conduire à la mort cellulaire. Chez les eucaryotes supérieurs, FBH1, PARI, RTEL1, FANCJ ou BLM ont été identifiés comme de potentiels homologues fonctionnels de Srs2 mais leur fonction reste à définir.
L'étude de la formation des filaments Rad51 inappropriés après irradiation de cellules de levure aux rayonnements γ nous a permis de caractériser un mutant du gène RAD52 (rad52-L264P) qui présente une activité médiatrice atténuée sans affecter le mécanisme de RH mais qui permet à la cellule de se passer de l'activité de Srs2 dans l'élimination des filaments Rad51 toxiques. Nous avons également montré que la sumoylation de Rad52 a les mêmes conséquences que cette mutation, révélant un mécanisme complexe de régulation de la formation des filaments Rad51.
Nous avons entrepris d'approfondir nos connaissances sur l'assemblage et la régulation des filaments Rad51 par une approche génétique et biochimique. Nous avons entrepris d'étudier le rôle spécifique de chacun des médiateurs Rad52 et Rad55/Rad57 dans la formation du filament Rad51 et dans sa protection face à l'activité de Srs2. Nous avons également développé des systèmes génétiques qui, couplés à une étude génomique globale, nous permettront de détecter in vivo les filaments Rad51 toxiques. Cette étude nous permettra de définir les raisons de la toxicité des filaments Rad51 désassemblés par Srs2 ainsi que leur mode de formation. En parallèle, nous étudions également d'autres protéines impliquées dans la formation des filaments Rad51 toxiques.