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ENS Cachan - Laboratoire de biologie et de pharmacologie appliquée (LBPA)

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Mécanismes moléculaires de la dissociation des tétrades de G par les hélicases de la famille RecQ

Xu-Guang Xi, Elisabeth Bugnard, Olivier Mauffret, Cel Areny-Naves

Une propriété remarquable des hélicases de la famille RecQ est leur capacité à dissocier les tétrades de guanines (G4) ; celles-ci sont des structures ADN ou ARN formées par des séquences riches en guanines. Elles sont présentes dans beaucoup de régions génomiques fonctionnelles telles que les télomères et les promoteurs d'oncogènes. Plusieurs études suggèrent qu'une fonction principale des hélicases de la famille RecQ est de dissocier les structures G4 dans la cellule. Les mécanismes moléculaires qui gouvernent cette activité de dissociation sont complètement inconnus. Une compréhension approfondie de cette activité nécessite de déterminer précisément les paramètres cinétiques et thermodynamiques régissant ce processus dépendant de l'hydrolyse de l'ATP ; il sera aussi essentiel de déterminer les structures tridimensionnelles des hélicases qui reconnaissent les G4.

Nos études sont focalisées sur des hélicases humaines de la famille RecQ qui sont Werner (WRN), Bloom (BLM) et RecQ1. Notre projet fait appel à de nombreuses techniques complémentaires (biologie moléculaire,  biochimie, biologie structurale, molécule unique, « stopped-flow » en fluorescence, microscopies confocale et multiphoton) qui sont plus précisément : 1) les méthodes de fluorescence pour suivre la dissociation des G4 par les hélicases étudiées (sauvages et mutantes) et déterminer leurs paramètres catalytiques tels que la vitesse de détorsion d'une double hélice, la processivité et la coopérativité ; 2) les méthodes de marquage et de fluorescence résolue en temps (homo-FRET, FLIM-FRET, FCCS) pour suivre in cellulo les hélicases dissociant les G4 ; 3) la cristallisation des complexes G4-hélicase pour déterminer comment une hélicase se fixe sur les G4 et les dissocie ; 4) La RMN pour étudier le domaine HRDC marqué aux 15N et 13C.

Notre projet contribuera à élucider les mécanismes qui gouvernent la dissociation des G4 par les hélicases de la famille RecQ, et par conséquent de mieux comprendre le rôle des hélicases dans la réplication des télomères, le vieillissement et le cancer.

Figure 1