Role de la structure et de la dynamique du filament de Rad51 lors de la recherche d'homologie – RaFiStHol

La recombinaison homologue (RH) est une voie universelle de réparation des cassures de l’ADN impliquée dans la survie cellulaire, la suppression du cancer, et la reproduction sexuée. La RH utilise un ADN duplex homologue comme matrice pour la réparation, qui implique une recherche d’homologie au sein du génome et du noyau opérée le long d'un filament nucléoprotéique (RecA/Rad51-ssDNA) (NPF). Malgré de récents progrès in vitro, le mécanisme multi-échelle de la recherche d’homologie reste encore mal compris in vivo. Notamment, quels sont les rôles joués par la structure allongée du filament et sa dynamique structurale ? Cette lacune centrale dans notre compréhension du mécanisme de RH réside principalement dans notre incapacité technique à visualiser les acteurs et détecter les intermédiaires formés lors de cette étape dans les cellules.
Notre consortium a développé de nouvelles méthodologies permettant de détecter ces intermédiaires (Piazza) et de visualiser les filaments Rad51-ssDNA fonctionnels (Taddei), surmontant ainsi ces limitations chez S. cerevisiae. Après formation d'une seule cassure d’ADN, nous pouvons quantifier au cours du temps, (i) la structure, la dynamique et la localisation nucléaire des filaments Rad51-ssDNA dans des cellules individuelles, (ii) les régions génomiques avec lesquelles ils entrent en contact et (iii) l'identification d'homologie à l’échelle de la population. Intégrées grâce à un modèle quantitatif de polymère (Jost), ces données variées permettront, pour la première fois, l’étude structure/fonction du filament de Rad51-ssDNA dans la recherche d’homologie in vivo. Nous interrogerons spécifiquement le rôle des activités catalytiques de Rad51 et de ses partenaires, la séquence du NPF et l’organisation spatiale de la chromatine. Cela nous permettra de proposer des mécanismes génériques sur la recherche d’homologie in vivo et sur les contributions de protéines conservées dans ce processus; des questions centrales du domaine de la RH.