CE11 - Caractérisation des structures et relations structure-fonction des macromolécules biologiques

Collision entre moteurs moléculaires et structures G4 seules ou liées à des protéines de liaison observée à l’échelle de la molécule unique en pinces magnétiques – G4-crash

Résumé de soumission

Les structures d’ADN non Watson-Crick de type G-quadruplex (G4) peuvent bloquer la progression de la fourche réplication ou de la transcription. Les séquences pouvant former ces structures sont pervasives dans les génomes, et comprendre leur règle de formation est encore aujourd’hui un challenge. Dans certains contextes encore mal définis, des structures G4 peuvent être impliqué dans la régulation de l’activité des promoteurs de gènes. Leurs propriétés ambivalentes entre des fonctions de régulation et un rôle d’obstacle à la progression des moteurs moléculaires (hélicases, polymérases) suscitent énormément d’intérêt, en particulier pour explorer leur potentiel comme cibles thérapeutiques. La stabilité d’un G4 est souvent décrite via ses propriétés thermodynamiques déterminées par des études en solution avec des ADN simple brin. Ces approches sont limitées pour mimer la situation biologique. Pour aller plus loin, nous développons une approche d’observation d’un G4 enfermé dans une boucle d’ADN double brin en molécule unique. Nous proposons de mesurer les paramètres cinétiques de formation d’un G4 isolé ou stabilisé par des protéines ou des ligands de synthèse, lors de sa rencontre avec des hélicases et des polymérases. La grande originalité de notre système expérimental est qu’il permet de mesurer séparément la cinétique de repliement et le temps de vie du G4 dans le contexte d’un ADN double-brin mimant une fourche de réplication. Nos données préliminaires montrent que la cinétique de repliement du G4 et son temps de vie dans l’ADN peut être très variable et mal prédite par les données thermodynamiques. Par exemple un G4 télomérique unique se forme en quelques dizaines de secondes, mais a une durée de vie d’environ 20s dans un ADN double brin, alors qu’un G4 cMyc se forme également rapidement mais peut survivre plusieurs heures dans l’ADN double brin. Ces résultats préliminaires apportent déjà des bases nouvelles pour la description de ces structures. Nous visualisons également la progression de moteurs moléculaires entrant en collision avec le G4 cMyc, comme les hélicase Pif1, rep, recQ ou gp41 du phage T4. Nous avons également des données préliminaires pour plusieurs polymérases et le réplisome entier du phage T4. Ce projet devrait apporter une contribution originale à la compréhension des règles de formation de ces structures dans l’ADN et des implications biologiques sous-jacentes. Aussi, la finesse de notre approche en molécule unique pourra être très utile pour étudier à l’échelle moléculaire le mécanisme de stabilisation des structures G4 par des ligands de synthèse développés pour la chimiothérapie anticancéreuse.

Coordination du projet

Vincent CROQUETTE (Laboratoire de physiquede l'ENS)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

M.N.H.N - STRING Structure et Instabilité des Génomes
LPENS Laboratoire de physiquede l'ENS

Aide de l'ANR 299 958 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2019 - 36 Mois

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