Contrôle de l'endonucléase Mus81-Eme1 et stabilité du génome : Phosphorylation de Eme1 et interaction avec SUMO – EME1PHOSUMO

Les endonucleases à spécificité de structure sont des acteurs clés de la maintenance de la stabilité du génome. Elles agissent en tant qu’outils chirurgicaux spécialisés dans le traitement de structures secondaires d’ADN, générées lors de processus tels que la réplication, la réparation et/ou la recombinaison. Ces enzymes de “coupure” nécessitent un contrôle précis de sorte qu’elles ne promeuvent pas elles-mêmes une instabilité chromosomique, à l’origine de pathologies humaines, en particulier le cancer.
Dans le projet EME1PHOSUMO, nous nous attacherons à analyser la régulation de l’endonucléase Mus81-Eme1, requise pour résoudre des structures secondaires d’ADN établies lorsque deux brins complémentaires se retrouvent échangés, soit entre chromatides soeurs, soit entre chromosomes homologues. De telles structures, si non-résolues, peuvent s’avérer délétères en entrainant des défauts de ségrégation des chromosomes. Nous avons mis en évidence un nouveau mécanisme contrôlant l’activité de Mus81-Eme1, et ce, spécifiquement en réponse aux dommages à l’ADN, dans la levure fissipare Schizosaccharomyces pombe. Ce mécanisme est également régulé par le cycle cellulaire de telle manière qu’une phosphorylation de Eme1, médiée par CDK durant la phase G2 du cycle, va jouer le rôle de prérequis pour une phosphorylation dépendante de la kinase Rad3ATR en réponse aux dommages à l’ADN. Ceci permet d’assurer une activation rapide du complexe Mus81-Eme1 en réponse aux dommages en G2, et garantit une résolution efficace avant la mitose des structures secondaires générées durant la recombinaison, telles que les jonctions de Holliday.
En utilisant une combinaison d’approches génétiques, cellulaires et génomiques, nous avons montré que ce contrôle de Mus81-Eme1 revêt une importance cruciale en absence de l’hélicase Rqh1, de manière à prévenir des réarrangements chromosomiques importants. En revanche, ce mode de régulation de Mus81-Eme1 n’est pas requis dans la réponse générale aux stress génotoxiques exogènes. L’hélicase Rqh1 est l’orthologue de l’hélicase humaine BLM, défective chez les patients atteints du syndrome de Bloom, associé à une remarquable prédisposition à un large panel de cancers. Le projet EM1PHOSUMO est basé sur nos données non publiées ainsi que sur la création d’outils uniques permettant la dissection moléculaire des mécanismes sous-jacent à l’interaction génétique entre Mus81-Eme1 et Rqh1 chez la levure. Ces outils sont en particulier une série de mutants de séparation de fonction de la protéine Eme1 chez lesquels nous avons spécifiquement entravé la fonction du complexe Mus81-Eme1 essentielle en absence de Rqh1 sans altérer sa fonction en réponse aux agents génotoxiques tels que l’hydroxyurée, la camptothécine ou le MMS, drogues auxquelles les mutants de délétion mus81 et eme1 sont pourtant particulièrement sensibles. Nous avons également mis en évidence des motifs d’interaction avec SUMO (SIM) localisés dans les premiers 150 résidus de la partie N-terminale d’eme1. De manière intéressante, un des mutants de séparation de fonction mentionné précédemment est une version tronquée de la protéine Eme1 à laquelle il manque les 150 premiers résidus, incluant les motifs SIM. Le projet EME1PHOSUMO, en se basant sur nos données non publiées, propose d’étendre le champ de nos investigations sur les mécanismes de régulation de Mus81-Eme1 et leur importance pour la stabilité du génome.