Relationship between DNA damage response and replication dynamics in mammals : role of the intra-S phase checkpoint
Relation entre la réponse aux dommages à l'ADN et la dynamique de réplication chez les mammifères : rôle du point de contrôle intra-S
Résumé
In metazoan cells, inactivation or depletion of DDR factors, such as ATR, BRCA2, Chk1, Claspin, Rad51 or Wee1, leads to replication fork slowing and increased initiation density. Until now the mechanism by which these deficiencies modulate the replication dynamics has remained unclear, although a specific model has been proposed in the case of Chk1. However, the similarity in the phenotype observed in different DDR-deficient cells suggests to us that a common mechanism modulates the replication dynamics in all cases. We reasoned that a feature common to all DDR-deficient cells is that they are prone to accumulate DNA damages. On the other hand, DNA damages impact dNTPs biosynthesis in various organisms, which prompted us to determine whether the switch in replication dynamics observed in Chk1- and Rad51-deficient cells relies on damage signaling. Our results reconstitute, in two cell types, a signaling pathway that modulates the replication dynamics when DNA damage is present in S phase: DNA lesions ___>ATM/Chk2 ___> p53 ___> accumulation and chromatin recruitment of the repair-specific subunit of the ribonucleotide reductase (p53R2) ___> decreased availability of dNTPs for the replication machinery ___> replication fork slowing ___> passive activation of latent origins.
Au cours de ma thèse au sein du laboratoire du Professeur Michelle Debatisse, je me suis intéressé aux mécanismes maintenant la stabilité du génome et contrôlant la dynamique de réplication dans les cellules de mammifères. J'ai étudié le rôle des kinases ATR (" Ataxia Telangectasia and Rad3 related ") et Chk1 (" Checkpoint Kinase 1 "), du point de contrôle intra-S (" checkpoint "), dans le contrôle de la dynamique de réplication. Cette première étude m'a amené à étudier la relation entre les dommages à l'ADN et la dynamique de réplication, dans des modèles cellulaires déficients pour des facteurs de la réponse aux dommages à l'ADN (DDR), appartenant soit au " checkpoint ", soit à la voie de réparation par recombinaison homologue (HR), tels que Rad51 et BRCA2. Je montre ici, que le ralentissement des fourches de réplication et l'augmentation de la densité d'événements d'initiation, observés dans des cellules déficientes pour Chk1 ou Rad51, sont la conséquence indirecte des lésions apparaissant spontanément dans de telles cellules. Le ralentissement des fourches dans ces cellules dépend d'une perturbation de la disponibilité en précurseurs de nucléotides qui dépend de la sur-expression et/ou de la re-localisation de la sous-unité p53R2 de la ribonucléotide réductase (RNR). De plus, contrairement à ce qui était proposé, je montre que Chk1 n'a pas de rôle actif dans la répression des origines latentes, mais que c'est la vitesse des fourches qui détermine l'espacement entre les origines actives, par un mécanisme de compensation découvert auparavant au laboratoire (Anglana, 2003 ; Courbet, 2008). L'ensemble de mes résultats permet de proposer un mécanisme général de communication entre la réplication et la réparation. Ce mécanisme confère un avantage aux cellules, puisque le ralentissement des fourches stabilise la machinerie de réplication qui voyage sur une matrice endommagée, et l'activation d'origines latentes procure une source de sauvetage pour les fourches bloquées.