LES PROTEINES KIN17, XPC, DNA-PKCS ET XRCC4 DANS LA REPONSE CELLULAIRE AUX DOMMAGES DE L'ADN. ETUDE DES RELATIONS ENTRE LA REPARATION PAR EXCISION DE NUCLEOTIDES ET LA RECOMBINAISON NON HOMOLOGUE DANS UN MODELE SYNGENIQUE HUMAIN
Résumé
The response to genotoxic stress involves many cellular factors in a complex network of mechanisms that aim to preserve the genetic integrity of the organism. These mechanisms enclose the detection and repair of DNA lesions, the regulation of transcription and replication and, eventually, the setting of cell death. Among the nuclear proteins involved in this response, kin17 proteins are zinc-finger proteins conserved through evolution and activated by ultraviolet (UV) or ionizing radiations (IR). We showed that human kin17 protein (HSAkin17) is found in the cell under a soluble form and a form tightly anchored to nuclear structures. A fraction of HSAkin17 protein is directly associated with chromatin. HSAkin17 protein is recruited to nuclear structures 24 hours after treatment with various agents inducing DNA double-strand breaks (DSB) and/or replication forks blocage. Moreover, the reduction of total HSAkin17 protein level sensitizises RKO cells to IR. We also present evidence for the involvement of HSAkin17 protein in DNA replication. This hypothesis was further confirmed by the biochemical demonstration of its belonging to the replication complex. HSAkin17 protein could link DNA replication and DNA repair, a defect in the HSAkin17 pathway leading to an increased radiosensitivity. In a second part, we studied the interactions between two DNA repair mechanisms: nucleotide excision repair (NER) and non-homologous end joining (NHEJ). NER repairs a wide variety of lesions inducing a distortion of the DNA double helix including UV-induced pyrimidine dimers. NHEJ allows the repair of DSB by direct joining of DNA ends. We used a syngenic model for DNA repair defects based on RNA interference developed in the laboratory. Epstein-Barr virus-derived vectors (pEBV) allow long-term expression of siRNA and specific exctinction of the targeted gene. The reduction of the expression of genes involved in NER (XPA and XPC) or NHEJ (DNA-PKcs and XRCC4) leads to the expected phenotypes. We showed that a reduced level of XPC protein sensitizes HeLa cells to etoposide, a topoisomerase II inhibitor that induced DSB, and affects their in vitro NHEJ activity. These results suggest that XPC protein could be required for the repair of certain types of breaks or could participate in a global regulation mechanism of the cellular response to DNA lesions. Our model offers interesting opportunities for studying the relations between the different DNA repair pathways in human cells.
La réponse au stress génotoxique met en jeu de nombreux facteurs cellulaires impliqués dans un réseau complexe de mécanismes visant à assurer le maintien de l'intégrité génétique de l'organisme. Ces mécanismes incluent la détection et la réparation des lésions de l'ADN, la régulation de la transcription et de la réplication et le déclenchement éventuel de la mort cellulaire. Parmi les protéines nucléaires participant à cette réponse, les protéines kin17 sont des protéines à doigt de zinc conservées au cours de l'évolution et activées par les ultraviolets (UV) et les radiations ionisantes (RI). Nous avons montré que la protéine kin17 humaine (HSAkin17) est présente dans la cellule sous une forme soluble et sous une forme ancrée aux structures nucléaires. Une fraction de la protéine HSAkin17 est directement associée à la chromatine. La protéine HSAkin17 est recrutée sur les structures nucléaires 24 heures après traitement par différents agents induisant des cassures double-brin de l'ADN (DSB) et/ou un blocage des fourches de réplication. Par ailleurs, la réduction du niveau total de protéine HSAkin17 sensibilise les cellules RKO aux RI. Nous présentons également des résultats impliquant la protéine HSAkin17 dans la réplication de l'ADN. Cette hypothèse a été confirmée par la démonstration biochimique de son appartenance au complexe de réplication. La protéine HSAkin17 pourrait donc assurer le lien entre réplication et réparation de l'ADN, un défaut de la voie HSAkin17 entraînant une augmentation de la radiosensibilité. Dans un deuxième temps, nous avons étudié les interactions entre deux mécanismes de réparation de l'ADN : la réparation par excision de nucléotides (NER) et la recombinaison non homologue (NHEJ). Le NER prend en charge une grande variété de lésions provoquant une distortion de la double hélice d'ADN dont les dimères de pyrimidines induits par les UV. Le NHEJ assure la réparation des DSB par jonction directe des extrémités d'ADN. Nous avons utilisé un modèle syngénique de défaut de la réparation basé sur l'interférence ARN développé au laboratoire. En effet, les vecteurs dérivés du virus d'Epstein-Barr (pEBV) permettent l'expression à long terme de siRNA et l'extinction spécifique du gène cible. La réduction de l'expression de gènes impliqués dans le NER (XPA et XPC) ou le NHEJ (DNA-PKcs et XRCC4) entraîne les phénotypes attendus. Nous avons montré que la réduction du niveau de protéine XPC sensibilise les cellules HeLa à l'étoposide, un inhibiteur de la topoisomérase II qui induit des DBS, et affecte leur activité NHEJ in vitro. Ces résultats suggèrent que la protéine XPC pourrait être requise pour la réparation de certains types de cassures ou participer à un système global de régulation de la réponse cellulaire aux lésions de l'ADN. Notre modèle ouvre donc des perspectives intéressantes pour l'étude des relations entre les différentes voies de réparation de l'ADN dans des cellules humaines.