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

L'ADN primase, le couteau Suisse des Archées: Etude de biologie intégrative – ARCHAPRIM

Résumé de soumission

L’ADN de tous les organismes est constamment endommagé par des agents exogènes et endogènes. Une coopération complexe entre la réplication, la recombinaison et la réparation de l'ADN est nécessaire pour assurer une transmission fidèle du matériel génétique d'une génération à l'autre. Les archées hyperthermophiles évoluent dans des milieux extrêmes qui induisent un nombre élevé de dommages sur l’ADN, et constituent un modèle attractif pour étudier le coopération entre la réplication et la réparation de l'ADN.
Chez les euryarchées, l'ADN primase-polymérase forme un complexe hétérodimérique (PriSL) composé d’une petite sous-unité catalytique (PriS) et d’une grande sous-unité accessoire (PriL), les deux sous-unités étant essentielles pour la viabilité cellulaire. L'ADN primase joue un rôle essentiel dans l'initiation de la réplication en générant des amorces d'ARN qui permettent à la synthèse d'ADN d'être initiée par les ADN polymérases, qui sont autrement incapables d'initier la synthèse d'ADN de novo. Récemment, un nombre croissant de preuves ont montré que les activités et les rôles cellulaires de la primase ne se limitent pas à son rôle essentiel dans l'initiation de la réplication de l'ADN. La primase des archées est capable d'accomplir une large gamme d'activités de polymérisation, capable d'activités d'amorçage ADN et ARN, de polymérisation d'ADN et d'ARN, de déplacement de brin et de synthèse trans-lésionnelles. La primase des archées appartient à la famille des primases archaéo-eucaryotes (AEP), qui a été récemment reclassée dans une catégorie appelée primase-polymérases afin de prendre en compte leur grande variété de rôles cellulaires, dans la réplication de l’ADN, la réparation et la tolérance aux dommages, en plus de la synthèse d'amorces.
De nombreuses questions demeurent sur le mécanisme moléculaire et la régulation des activités de réplication et de réparation de PriSL. Comment le site actif de PriSL peut-il s’adapter à un tel éventail d’activités de polymérisation? Quel est le rôle de PriL dans la régulation de l'activité des primases? Le centre 4Fe-4S situé dans la région C-terminale de PriL peut-il agir comme un senseur moléculaire, qui régule les activités de réplication de l'ADN et de réparation de l'ADN de PriSL en cas de stress oxydatif? Quelles sont les bases moléculaires de la coopérativité entre PriSL et la machinerie de replisome, et comment ces interactions régulent-elles l'activité de PriSL en l'adressant vers la réplication de l'ADN ou la réparation de l'ADN? Cette proposition vise à répondre à ces questions en utilisant une approche multidisciplinaire, qui combine des études de biologie structurale, principalement par cristallographie aux rayons X et cryo-microscopie électronique, et une large gamme de tests d'activité in vitro ainsi que des analyses génétiques in vivo.
Ce projet vise à aborder des questions fondamentales de la réplication et de la réparation de l'ADN en utilisant des archées hyperthermophiles comme système modèle, afin de mieux comprendre l'origine du système de réplication dans les trois domaines du vivant, y compris chez les eucaryotes. En outre, ce projet aidera à la conception de nouvelles applications biotechnologiques pour ces enzymes thermophiles. En effet, PriSL est un couteau suisse, capable d'accomplir une large gamme d'activités de polymérisations d'ADN et d'ARN. Sa capacité à copier l'ADN sans avoir besoin d'une amorce, en combinaison avec la thermostabilité, peut être utile pour l'amplification de l'ADN. La pandémie de COVID-19 a récemment démontré combien il est important d'étudier les polymérases thermostables utilisées dans la réaction de polymérisation en chaîne (PCR), qui est le moyen le plus couramment utilisé pour diagnostiquer le coronavirus.

Coordination du projet

Ludovic SAUGUET (Unité de Dynamique structurale des macromolécules)

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

Unité de Dynamique structurale des macromolécules
IFREMER-LM2E IFREMER - LABORATOIRE DE MICROBIOLOGIE DES ENVIRONNEMENTS EXTRÊMES

Aide de l'ANR 384 972 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2021 - 36 Mois

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