Insights into the mechanism of DNA double-strand breaks and classic NHEJ by single-molecule magnetic tweezers
Compréhension du mécanisme de la rupture des doubles brins de l'ADN et du NHEJ classique par des pinces magnétiques à molécule unique
par Jinglong WANG sous la direction de Terence STRICK
Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et moléculaire
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le mardi 01 octobre 2019 à Université Paris Cité

Sujets
  • ADN -- Réparation
  • Molécule unique
  • Protéines de liaison à l'ADN
  • Réparation de l'ADN par jonction d'extrémités
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Mots clés
Pincettes magnétiques, NHEJ
Resumé
La réparation des coupures de double brin (DSB) de l'ADN par une jonction d'extrémité non homologue (NHEJ) nécessite de multiples protéines pour reconnaître et lier les extrémités de l'ADN, les traiter pour des raisons de compatibilité et les lier ensemble. Nous avons construit de nouveaux substrats d'ADN pour la nano-manipulation à une seule molécule nous permettant de détecter, de sonder et de rompre mécaniquement la synapsis du DSB en temps réel par des composants spécifiques du NHEJ humain. DNA-PKcs et Ku permettent la synapsis des extrémités de l'ADN à une échelle de temps inférieure à la seconde, et l'ajout de PAXX étend cette durée de vie à ~ 2 secondes. Une addition supplémentaire de XRCC4, XLF et Ligase IV a entraîné une synapsis à l'échelle minute et conduit à une réparation robuste des deux brins de l'ADN nanomanipulé. Contrairement à PAXX, un long ARN non codant LINP1 peut également aider la DNA-PK à attacher ensemble les extrémités de l'ADN, ce qui pourrait être plus nécessaire lorsque les extrémités de l'ADN se séparent. De plus, nous interrogeons également le système bactérien Bacillus subtilis NHEJ, qui vient de composer Ku et la ligase D, la bactérie Ku peut également lier l'ADN et introduire la Ligase D renforcer la synapsis et conduire à la ligature. La contribution énergétique des différents composants à la stabilité synaptique est généralement faible, à l'échelle de quelques kCal / mol. Nos résultats combinés définissent les règles d'assemblage des machines NHEJ et révèlent l'importance des interactions faibles, rapidement rompues même sous des forces sous-picoNewton, dans la régulation de ce système chimico-mécanique à plusieurs composants pour l'intégrité du génome. De plus, nous identifions également un nouveau modèle de clivage à double brin d'ADN régulé par Cas9 PAM. En résumé, ce travail de thèse porte sur la génération DSB et le processus détaillé allant de la connexion de l'ADN à la ligature.