Homologous recombination on single DNA molecule: torsion and torque measurements.
La recombinaison homologue sur molécule unique d'ADN: mesures de torsion et de couple.
Résumé
In this thesis, we have studied the mechanics and thermodynamics of a crucial process for repairing DNA breaks: homologous recombination. Some preleminary experiments on the observation of stretched DNA during homologous recombination have shed light on the complexity of this process and the difficulty to observe it in fluorescence. We have then developed a new technique called "torque sensitive magnetic tweezers" which allows us to hold a single DNA molecule with a known force and torque and in the meantime to measure its torsion with a resolution of a few degrees. Thus we have shown in a direct manner that the polymerization of the recombinase hRad51 occurs by the adding of monomers, each one unwinding the DNA by 65° in mean. We have also been able to measure the torque which stalls the polymerization. A mechano-chemical modelling has eventually allowed us to estimate the chemical potential of the polymerization which is in good agreement with the existing biochemical data.
Dans cette thèse, nous avons étudié les aspects mécanique et thermodynamique de la recombinaison homologue, un processus crucial de réparation de l'ADN. Des travaux préliminaires d'observation de molécules d'ADN étirées lors de la recombinaison homologue ont mis à jour la complexité de ce processus et la difficulté de l'observer en fluorescence. Nous avons ensuite développé une nouvelle technique appelée "pinces magnétiques sensibles au couple" nous permettant de maintenir une molécule unique d'ADN avec une force et un couple connus tout en mesurant son état de torsion avec une résolution de quelques degrés. Nous avons ainsi montré de manière directe que la polymérisation de la recombinase hRad51 a lieu par ajout de monomères chacun déroulant l'ADN de 65° en moyenne. Nous avons également été capables de mesurer le couple d'arrêt de la polymérisation. Une modélisation mécano-chimique nous a finalement permis d'évaluer le potentiel chimique de la polymérisation, en bon accord avec les données biochimiques existantes.
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