DNA Lesions, mutations and repairs

Mutagenèse et Mécanismes de réparation de l’ADN

Michel De MéoJanvier 2014

UE S6-2Initiation à la Recherche en Toxicologie

Génétique

IMBE - UMR CNRS 7263 / IRD 237, Faculté de Pharmacie, Aix-Marseille Université,

27 Bd Jean Moulin, 13385 Marseille Cedex 05 France

Plan du cours

1 – Lésions et Mutations de l’ADN

2 – Systèmes de réparation de l’ADN

3 - Conséquences

1. Lésions de l’ADN : caractéristiques Biochimiques De L’ADN Double-Brins

1. Lésions de l’ADN : caractéristiques Biochimiques De L’ADN Double-Brins

ADN: 2 brins antiparallèles liés par des liaisons H (bases)

1. Les lésions de l’ADN1. Les lésions de l’ADN

Les lésions de l’ADN sont causées principalement par trois types d’agents:Les lésions de l’ADN sont causées principalement par trois types d’agents:

1.3. Les agents environnementaux (lésions exogènes)Soleil (UVA et UVB), Radiations ionisantes, Produits génotoxiques1.3.1: alkylations des bases1.3.2. insertion de bases erronées1.3.3. Intercalations1.3.4. Pontages (inter- et intra-brins)1.3.5. Cassures de brins (simples et doubles)1.3.6. Adduits (petits et volumineux)

1.3. Les agents environnementaux (lésions exogènes)Soleil (UVA et UVB), Radiations ionisantes, Produits génotoxiques1.3.1: alkylations des bases1.3.2. insertion de bases erronées1.3.3. Intercalations1.3.4. Pontages (inter- et intra-brins)1.3.5. Cassures de brins (simples et doubles)1.3.6. Adduits (petits et volumineux)

1.2. Les sous-produits du métabolisme cellulaire (lésions endogènes)Espèces radicalaires (ROS, O2

•, OH•, H2O2)Lésions variées: bases oxydées et hydroxylées, cassures de brin

1.2. Les sous-produits du métabolisme cellulaire (lésions endogènes)Espèces radicalaires (ROS, O2

•, OH•, H2O2)Lésions variées: bases oxydées et hydroxylées, cassures de brin

1.1. Instabilité chimique intrinsèque de l’ADN (lésions spontanées)1.1.1. Hydrolyse spontanée des nucléotides sites abasiques1.1.2. Désamination de C, A, G et 5-méthyl C formation de U,1.1.3. Tautomérisation des bases

1.1. Instabilité chimique intrinsèque de l’ADN (lésions spontanées)1.1.1. Hydrolyse spontanée des nucléotides sites abasiques1.1.2. Désamination de C, A, G et 5-méthyl C formation de U,1.1.3. Tautomérisation des bases

1.1. Les lésions spontanées de l’ADN1.1.1. Hydrolyse spontanée des bases


Hydrolyse de la liaison N-glycosylique- carbone C1 du sucre et azote N9 de purine (A, G)- carbone C1 du sucre et azote N1 de pyrimidine (T, C)

Hydrolyse de la liaison N-glycosylique- carbone C1 du sucre et azote N9 de purine (A, G)- carbone C1 du sucre et azote N1 de pyrimidine (T, C)

-élimination-élimination

Sites abasiques Cassures de brin2000 – 10 000 adénines/cellule/jour

Sites abasiques Cassures de brin2000 – 10 000 adénines/cellule/jour



O

OO N

N

N

N

N

O

OO N

N

N

O

désoxypurinedésoxypurinedésoxypyrimidinedésoxypyrimidine

C1 du sucre et N9 de purine(A et G)

C1 du sucre et N1 de pyrimidine(T et C)

1.1. Les lésions spontanées de l’ADN1.1.2. Désamination des bases


N

N

O

NH2

N

N

O

OH

H2O

NH3

CytosineUracile



Désamination Changementd'appariement

Adénine → HypoxanthineA-T ↓ H-C

Cytosine → UracileC-G ↓ U-A

Guanine → XanthineG-C ↓ X-C

1 - U s’apparie à A2 - Transition d’une paire G-C en une paire A-T

1.1. Les lésions spontanées de l’ADN1.1.3. Tautomérisation des bases

1.1. Les lésions spontanées de l’ADN1.1.3. Tautomérisation des bases

1 – Les bases peuvent se présenter sous deux formes tautomères- Cétone (la plus fréquente)- Imino (pour A et C) ou Enol (pour T et G, les plus rares)

Déplacement d’un proton et d’une double liaison

2 – tautomérisation spontanée des bases : appariements illicites- Forme imino de C appariée avec A (à la place de G)- Forme énol de T appariée avec G (à la place de A)- Forme imino de A appariée avec C (à la place de T)- Forme énol de G appariée avec T (à la place de C)

1.2. Les lésions endogènes de l’ADN1.2. Les lésions endogènes de l’ADN

METABOLISME ENDOGENE METABOLISME ENDOGENE

PRODUCTION DE ERO (espèces radicalaires de l’oxygène)PRODUCTION DE ERO (espèces radicalaires de l’oxygène)

CancerVieillissement

Maladies neurodégénératives(Parkinson; Alzheimer)

CancerVieillissement

Maladies neurodégénératives(Parkinson; Alzheimer)


ERO : hydroxyle OH•; oxyle RO•; péroxyle ROO•; superoxyde O2

•-;péroxyde d’hydrogène H2O2; monoxyde d’azote NO•

ERO : hydroxyle OH•; oxyle RO•; péroxyle ROO•; superoxyde O2

•-;péroxyde d’hydrogène H2O2; monoxyde d’azote NO•

Lésions variées :bases oxydées ou hydroxylées

(8-OH G; Foraminopyrimidines; Glycol de thymine)Cassures de brin d’ADN (simples et doubles)

Lésions variées :bases oxydées ou hydroxylées

(8-OH G; Foraminopyrimidines; Glycol de thymine)Cassures de brin d’ADN (simples et doubles)


NN

O

O

H

NN

O

O

H CH3

OH

OH

O2

CH3

Thymine Glycol de thymine

1.3. Les lésions induites de l’ADN1.3. Les lésions induites de l’ADN

Lésions qui résultent de l’exposition à des agents génotoxiquesqui sont dans notre environnement :

- Atmosphère (UVs, HAPs)- Alimentation (nitrosamines, amines aromatiques, mycotoxines)- Médicaments (agents anticancéreux)- Produits cosmétiques (nanoparticules, filtres photosensibles)- Etc…

Lésions qui résultent de l’exposition à des agents génotoxiquesqui sont dans notre environnement :

- Atmosphère (UVs, HAPs)- Alimentation (nitrosamines, amines aromatiques, mycotoxines)- Médicaments (agents anticancéreux)- Produits cosmétiques (nanoparticules, filtres photosensibles)- Etc…

Xénobiotiques et agents physiques

1.3. Les lésions induites de l’ADN1.3.1 alkylation des bases


Source: endogène ou exogèneSource: endogène ou exogène

DMS; DES; MMS; EMS (exogènes)S-adénosylméthionine (endogène)

DMS; DES; MMS; EMS (exogènes)S-adénosylméthionine (endogène)

Bases alkyléesBases alkylées

Mécanisme : L’alkylation peut être facilement réalisée sur les bases de l’ADN par addition de groupes méthyles (-CH3), éthyles (-C2H5) ou alkyles (-CnH2n+1)

Mécanisme : L’alkylation peut être facilement réalisée sur les bases de l’ADN par addition de groupes méthyles (-CH3), éthyles (-C2H5) ou alkyles (-CnH2n+1)



Principaux sites de liaison des agents alkylants sur la guanine

Pour les quatre bases : 17 sites d’attaque possibles

1.3. Les lésions induites de l’ADN1.3.2 Insertion de bases erronées

1.3. Les lésions induites de l’ADN1.3.2 Insertion de bases erronées

Mécanisme : une molécule ayant une structure similaire à une base estincorporée durant la réplication

Exp: 5-bromouracile incorporée à la place d’une T

Mécanisme : une molécule ayant une structure similaire à une base estincorporée durant la réplication

Exp: 5-bromouracile incorporée à la place d’une T

Mésappariements des bases durant la réplicationexp : A-G

Mésappariements des bases durant la réplicationexp : A-G

1.3. Les lésions induites de l’ADN1.3.3 Intercalations

1.3. Les lésions induites de l’ADN1.3.3 Intercalations

Mécanisme : incorporation non covalente de molécules planes entre les plateaux de paires de bases : perte ou addition de bases durant la réplication

Exp : acridine orange et bromure d’éthidium

Mécanisme : incorporation non covalente de molécules planes entre les plateaux de paires de bases : perte ou addition de bases durant la réplication

Exp : acridine orange et bromure d’éthidium

BET

1.3. Les lésions induites de l’ADN1.3.4. Pontages

1.3. Les lésions induites de l’ADN1.3.4. Pontages

Mécanisme : Fixation covalente d’un agent génotoxique comportantdeux sites réactifs

Mécanisme : Fixation covalente d’un agent génotoxique comportantdeux sites réactifs

Pontages intrabrins : T-T (UVB); G-G (cis-platine)Pontages intrabrins : T-T (UVB); G-G (cis-platine)

Pontages interbrins : G-G (mitomycine C; chlorambucil) Pontages interbrins : G-G (mitomycine C; chlorambucil)

MitCMitC

http://www.dartmouth.edu/dms/pharmtox/image2.html



1.3. Les lésions induites de l’ADN1.3.5. Cassures de brin (simple et double)

1.3. Les lésions induites de l’ADN1.3.5. Cassures de brin (simple et double)

Plusieurs origines :Plusieurs origines :

1. Interaction directe avec un agent génotoxiqueexp : - ERO et CSB

- Radiations ionisantes, radiomimétiques et CDB

1. Interaction directe avec un agent génotoxiqueexp : - ERO et CSB

- Radiations ionisantes, radiomimétiques et CDB

2. Processus de réparation et réplication (bases, nucléotides, AF et topoisomérases)2. Processus de réparation et réplication (bases, nucléotides, AF et topoisomérases)

3. Sites abasiques et CSB3. Sites abasiques et CSB

CSBCSB

AF : anémie de Fanconi

1.3. Les lésions induites de l’ADN1.3.6. Adduits

1.3. Les lésions induites de l’ADN1.3.6. Adduits

Mécanisme : fixation covalente d’une entité chimique électrophile sur un site nucléophile (ADN)

Mécanisme : fixation covalente d’une entité chimique électrophile sur un site nucléophile (ADN)

Les bases sont les cibles privilégiées (17 sites potentiels)Les bases sont les cibles privilégiées (17 sites potentiels)

Les agents alkylants : adduits peu volumineuxLes agents alkylants : adduits peu volumineux

Les amines aromatiques, mycotoxines, HAP : adduits volumineuxLes amines aromatiques, mycotoxines, HAP : adduits volumineux

1.4. Les conséquences et les effets des lésions1.4. Les conséquences et les effets des lésions

Il existe deux types d’effets des lésions :Il existe deux types d’effets des lésions :

2.3. Les effets immédiats : arrêt du cycle cellulaire mort cellulaire, apoptose

2.3. Les effets immédiats : arrêt du cycle cellulaire mort cellulaire, apoptose

2.4. Les effets à long terme : mutations et cancers2.4. Les effets à long terme : mutations et cancers

Il existe deux types de conséquences :Il existe deux types de conséquences :

2.1. Les lésions qui bloquent la transcription2.1. Les lésions qui bloquent la transcription

2.2. Les lésions qui bloquent la fourche de réplication2.2. Les lésions qui bloquent la fourche de réplication

1.5. MUTATIONS1.5. MUTATIONS

Une mutation est une modification (lésion) stable et irréversible de l’ADNUne mutation est une modification (lésion) stable et irréversible de l’ADN

Une mutation est transmissible à la descendanceUne mutation est transmissible à la descendance

Une mutation est une conséquence de l’incapacité des systèmes de réparation à restaurer l’ADN

Une mutation est une conséquence de l’incapacité des systèmes de réparation à restaurer l’ADN

Mutation spontanée pendant la réplication de l’ADN et Mutation induite par un agent génotoxique

Mutation spontanée pendant la réplication de l’ADN et Mutation induite par un agent génotoxique

Deux types de mutations : les mutations géniques et les mutations chromosomiques

Deux types de mutations : les mutations géniques et les mutations chromosomiques

1.5. MUTATIONS1.5.1. Les mutations géniques (ponctuelles)

1.5. MUTATIONS1.5.1. Les mutations géniques (ponctuelles)

Substitutions de paires de bases (base pair)Substitutions de paires de bases (base pair)

Décalage du cadre de lecture (frameshift) des ADN Pol Décalage du cadre de lecture (frameshift) des ADN Pol

Addition ou délétion d’un petit nombre de paires de bases ( 2) entraînant un glissement du cadre de lecture des ADN Polymérases

Addition ou délétion d’un petit nombre de paires de bases ( 2) entraînant un glissement du cadre de lecture des ADN Polymérases

Mutations non-sens : arrêt prématuré de la synthèse protéiqueMutations non-sens : arrêt prématuré de la synthèse protéique

Mutation mis-sens : changement dans la structure de la PrMutation mis-sens : changement dans la structure de la Pr

Remplacement d’une paire de bases par une autreRemplacement d’une paire de bases par une autre

- Transition (Pu par Pu ou Py par Py)- Transversion (Pu par Py)

Mutations silencieuses et mutations neutres

1.5. MUTATIONS1.5.2. Les mutations chromosomiques

1.5. MUTATIONS1.5.2. Les mutations chromosomiques

Elles concernent de grands fragments d’ADN qui sont visibles en microscopie optique

Elles concernent de grands fragments d’ADN qui sont visibles en microscopie optique

Anomalies numériques (aneuploïdie et polyploïdie)Anomalies numériques (aneuploïdie et polyploïdie)

Anomalies structuralesbrèches, échanges, délétions, aberrations (cassures, anneaux, échanges)

Anomalies structuralesbrèches, échanges, délétions, aberrations (cassures, anneaux, échanges)

1.5. MUTATIONS1.5.3. Les conséquences

1. Cellules germinales- Avortements spontanés- Maladies héréditaires autosomales ou liées au sexe

Xeroderma pigmentosum (enfants de la lune)Maladie de Huntington (Chorée)Syndrome de Down (mongolisme)

2. Cellules somatiques- Vieillissement accéléré- Neurodégénération- Cancers

Mutagenèse et Mécanismes de réparation de l’ADN

Michel De MéoJanvier 2014

UE S6-2Initiation à la Recherche en Toxicologie

Génétique

IMBE - UMR CNRS 7263 / IRD 237, Faculté de Pharmacie, Aix-Marseille Université,

27 Bd Jean Moulin, 13385 Marseille Cedex 05 France

2. Lésions de l’ADN, réparations et conséquences2. Lésions de l’ADN, réparations et conséquences

Il existe deux types de conséquences des lésions de l’ADN:Il existe deux types de conséquences des lésions de l’ADN:

1. Les lésions qui bloquent la transcription sont éliminées par un système spécifique: La réparation couplée à la transcription (TCR) qui enlève l’ARN Pol bloquée et assure une réparation prioritaire

1. Les lésions qui bloquent la transcription sont éliminées par un système spécifique: La réparation couplée à la transcription (TCR) qui enlève l’ARN Pol bloquée et assure une réparation prioritaire

2. Les lésions qui bloquent la réplication peuvent être « shunter » pardeux voies: 2.1. Permutation des polymérases

2.2. Permutation des brins (recombinaison homologue)

2. Les lésions qui bloquent la réplication peuvent être « shunter » pardeux voies: 2.1. Permutation des polymérases

2.2. Permutation des brins (recombinaison homologue)

2.1. Les mécanismes de shunt de la réplication2.1. Les mécanismes de shunt de la réplicationLésions bloquant la réplication

Synthèse effectuée par unepolymérase spécifique (-)

Recombinaisonhomologue

Permutation des polymérases

Permutation de la matrice

SystèmeFautif

(cellules somatiques)

SystèmeFidèle

(réplication)

Brin avancé

Brin retardé

ADN pol dzéta-kappa

ADN pol delta-epsilon

ADN pol alpha

2.1. ADN POLYMERASES

Famille Exemples 3’-exonu Taux d’erreurs Fonction(lyase)

A Pol I, T7, Taq Oui 10-5 à 10-6Réplication

B Pol II, RB69, PolB Oui 10-5 à 10-6RéplicationPol α, δ, ε sauf α

C Pol III (ss unité α) Oui 10-5 à 10-6Réplication

D PolD ? 10-5 à 10-6 ? Réplication ?

X Pol β, λ, μ, σ, TdT Non 10-4 à 10-5Réparation, Ig, TCR

Y DinB, UmuCD’, Non 10-2 à 10-4Mutagénique, ,TLSDpo4, Dbh, Pol ζ, η, ι, κ

procaryotes; archéobactéries; eucaryotes ; TdT : Terminal déoxynucleotidyl transféraseIg: immunoglobuline; TCR: réparation couplée à la transcription: TLS : synthèse trans-lésion

1: blocage de la fourche active par le dimère Rad6-Rad18 qui mono-ubiquitine PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen ou sliding clamp).

2: Ceci augmente l’affinité de PCNA pour Pol η (Pol êta).

3: Pol η est alors activée et opère la synthèse TLS pour shunter la lésion.

4: Après le shunt de la lésion, la réplication par Polδ peut reprendre

2.1. Les mécanismes de shunt de la réplication : Permutation des polymérases (eucaryotes)

2.1. Les mécanismes de shunt de la réplication : Permutation des polymérases (eucaryotes)

3. Les systèmes de réparation de l’ADN3. Les systèmes de réparation de l’ADN

3.1. Systèmes spécifiques3.1. 1. enzyme répare un seul type de lésion(alkyltransférases; photolyase)

3.1. Systèmes spécifiques3.1. 1. enzyme répare un seul type de lésion(alkyltransférases; photolyase)

3.2. Système non spécifiques3.2.1. BER répare les petites lésions sur les bases; efficace pour éviterla mutagenèse; adapter pour les lésions endogènes

3.2.2. NER répare les lésions qui : - altèrent la structure de l’ADN(efficace pour les lésions exogènes) - interférent avec l’appariement des bases

- bloquent la réplication et la transcription3.2.3. Réparation des CDB: - Recombinaison homologue (phases S et G2)

- Raboutage (phase G1)

3.2.4. Réparation des mésappariements

3.2.5. Réparation des pontages interbrins (AF/BCRA)

3.2. Système non spécifiques3.2.1. BER répare les petites lésions sur les bases; efficace pour éviterla mutagenèse; adapter pour les lésions endogènes

3.2.2. NER répare les lésions qui : - altèrent la structure de l’ADN(efficace pour les lésions exogènes) - interférent avec l’appariement des bases

- bloquent la réplication et la transcription3.2.3. Réparation des CDB: - Recombinaison homologue (phases S et G2)

- Raboutage (phase G1)

3.2.4. Réparation des mésappariements

3.2.5. Réparation des pontages interbrins (AF/BCRA)

3.1.1. Alkyltransférases

O6-alkylguanine transférase (AGT)

L’enzyme transfère le groupement alkyl de la guanine méthylée sur une cystéine localisée dans le centre actif de l’enzymeInactivation de AGT et cible pour l’ubiquitination et dégradation par le protéasome

1-méthyladénine et 3-méthylcytosine et 1-éthyladénineABH1, ABH2 et ABH3

Déméthylation oxydative

3.1.2. Photolyases

Chez les Bactéries et levures:Contiennent deux chromophores: Flavine (FADH) et Folate (MTHF) ou

deazaflavine (8-HDH)Réparent les dimères de pyrimidines et les 6-4 photoproduits

Chez l’homme: 6 cryptochromes utilisées comme photorécepteurs circadiens

Visible light

T T

T T

3.2.1. Réparation par excision des bases (BER)3.2.1. Réparation par excision des bases (BER)

1. C’est le système de réparation pour les lésions endogènes (bases modifiées, méthylation, désamination, hydroxylation)

1. C’est le système de réparation pour les lésions endogènes (bases modifiées, méthylation, désamination, hydroxylation)

2. C’est le système de réparation le plus important2. C’est le système de réparation le plus important

3. Deux voies distinctes : BER short patch et BER long patch3. Deux voies distinctes : BER short patch et BER long patch

4. Pas de maladie génétique connue* Souris « knock out » sur les glycosylases montrent des activité

redondantes sur ces enzymes * Souris « knock out » sur les enzymes du tronc commun : MORT

FETALE

3.2.1. Réparation par excision des bases (BER)3.2.1. Réparation par excision des bases (BER)

ERO, Méthylation,Désamination

Radiations ionisantes, ERO(CSB)

Hydrolyse spontanée(sites abasiques)

BER short patch

VOIE PRINCIPALEBER long patch

VOIE MINEURE

MécanismeMécanisme

A. ERO, méthylation, désaminationA. ERO, méthylation, désamination

B. Sites abasiquesB. Sites abasiques

C. CSB, EROC. CSB, ERO

Short patchShort patch Long patchLong patch

IV. Synthèse par pol ßIV. Synthèse par pol ß

V. Elimination du sucreV. Elimination du sucre

VI. Synthèse et ligature(1 base)

VI. Synthèse et ligature(1 base)

VII. synthèse (2-10 bases)VII. synthèse (2-10 bases)

VIII. Suppression du segment d’origine

VIII. Suppression du segment d’origine

IX. ligatureIX. ligature

I. Formation d’un site abasiqueI. Formation d’un site abasique

II. Formation d’une CSB par APE1 (endoN)II. Formation d’une CSB par APE1 (endoN)

III. Implications de PARP et PNK (CSB)

FRC

http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=72oT6N90iWcShort patch

Animations (Youtube) BER

http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=g4khROaOO6cLong patch

http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=72oT6N90iWc

http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=g4khROaOO6c

Figure 2 Typical damaged DNA bases and DNA glycosylases acting upon them (Biochemical Journal (1997) 325, 1-16)

3.2.2. Réparation par excision des nucléotides (NER)3.2.2. Réparation par excision des nucléotides (NER)

1. La NER est le système de réparation qui reconnaît le plus grand nombre de lésions

1. La NER est le système de réparation qui reconnaît le plus grand nombre de lésions

2. La NER est adaptée à réparer les lésions d’origine exogène2. La NER est adaptée à réparer les lésions d’origine exogène

3. Deux sous-voies principales :3.1. La réparation globale du génome: le « gardien du génome »(lente)3.2. La NER couplée à la transcription (rapide)

3. Deux sous-voies principales :3.1. La réparation globale du génome: le « gardien du génome »(lente)3.2. La NER couplée à la transcription (rapide)

4. Maladies génétiques possibles :Xeroderma pigmentosumSyndrome de CockayneTrichiodystrophie

4. Maladies génétiques possibles :Xeroderma pigmentosumSyndrome de CockayneTrichiodystrophie

XpXp CSCS TTDTTD


3.2.2. Réparation par excision des nucléotides (NER)

3.2.2. Réparation par excision des nucléotides (NER)

I - Reconnaissance de la lésion (bases non appareillées) I - Reconnaissance de la lésion (bases non appareillées)

II - Formation de simple brin (30 paires de bases) par hélicases XPB et XPD de TFIIH

II - Formation de simple brin (30 paires de bases) par hélicases XPB et XPD de TFIIH

III - Stabilisation de l’ADN simple brin par RPAIII - Stabilisation de l’ADN simple brin par RPA

IV - Élimination du segment lésé (24-32 bases) par endonucléases ERCC1/XPF (5’) et XPG (3’)

IV - Élimination du segment lésé (24-32 bases) par endonucléases ERCC1/XPF (5’) et XPG (3’)

V - Synthèse et ligatureV - Synthèse et ligature

http://www.youtube.com/watch?v=bgUH9NfO2QMGlobal genome

Animations NER

http://www.youtube.com/watch?v=XjNqqsvUXTwTranscription coupled repair

http://www.youtube.com/watch?v=bgUH9NfO2QM

http://www.youtube.com/watch?v=XjNqqsvUXTw

3.2.3. Réparation des cassures double brin3.2.3. Réparation des cassures double brinCDB dansréplication

Radiationsgénotoxiques Raboutage

Raboutage(avec perte ou gain de Nuc,

parfois)

Recombinaison(sans erreur)

I. Présentation des extrémités3’ par le complexe

I. Présentation des extrémités3’ par le complexe


RecombinaisonHomologue (S, G2)

RecombinaisonHomologue (S, G2) Raboutage (G1)Raboutage (G1)

II. Assemblée de filamentsII. Assemblée de filaments

III. Homologie, positionnementet synthèse d’ADN

III. Homologie, positionnementet synthèse d’ADN

IV. LigatureIV. Ligature

Reconnaissance desextrémités et ligature(étape V-VII)

Reconnaissance desextrémités et ligature(étape V-VII)

http://www.youtube.com/watch?v=xS6bJMcOrAkRaboutage

Animations

http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=jRGPxuo0H30Recombinaison homologue

http://www.youtube.com/watch?v=xS6bJMcOrAk

http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=jRGPxuo0H30

3.2.4. Réparation des mésappariements3.2.4. Réparation des mésappariements

1. Ce système enlève les mésappariements provoqués par:

- Les ADN polymérases durant la synthèse

- Les boucle d’insertion/délétions (1-10 bases) résultant d’unglissement durant la réplication de séquences répétitives oudurant la recombinaison

1. Ce système enlève les mésappariements provoqués par:

- Les ADN polymérases durant la synthèse

- Les boucle d’insertion/délétions (1-10 bases) résultant d’unglissement durant la réplication de séquences répétitives oudurant la recombinaison

2. Une seule maladie génétique connue :

Syndrome de Lynch (syndrome de prédisposition héréditaire au cancer du côlon non polyposique) : HNPCC

2. Une seule maladie génétique connue :

Syndrome de Lynch (syndrome de prédisposition héréditaire au cancer du côlon non polyposique) : HNPCC

3.2.4. Réparation des mésappariements3.2.4. Réparation des mésappariements


1. Reconnaissance des mésappariementshMSH2/6 reconnaît mésappariements et boucles d’uneseule paire de baseshMSH2/3 reconnaît les boucles insertion/délétion de

plusieurs bases

1. Reconnaissance des mésappariementshMSH2/6 reconnaît mésappariements et boucles d’uneseule paire de baseshMSH2/3 reconnaît les boucles insertion/délétion de

plusieurs bases

2. Recrutement des facteurs spécifiques de la MMR2. Recrutement des facteurs spécifiques de la MMR

3. Recherche d’un signal qui identifie le brin fautifnéosynthétisé suivie par sa dégradation après le mésappariement

3. Recherche d’un signal qui identifie le brin fautifnéosynthétisé suivie par sa dégradation après le mésappariement

4. Resynthèse du brin excisé4. Resynthèse du brin excisé

3.2.5. Réparation des pontages interbrins (de Winter and Joenje, Mutat. Res., 668:11-19, 2009)

3.2.5. Réparation des pontages interbrins (de Winter and Joenje, Mutat. Res., 668:11-19, 2009)

Anémie de Fanconi (FA)Autosomal récessif. Clinique: nanisme harmonieux Anomalies cutanées : hyperpigmentation, taches café au lait ..: Malformations squelettiques dont hypoplasie de l'axe radial insuffisance médullaire progressive --> aplasie médullaire terminale Risque néoplasique: LAM et myélodysplasies: 10%, soit risque X 15000; autres cancers (5%). Cytogénétique: Cassures chromatiniennes spontanées. fréquence des cassures augmentée après traitement par agents de pontage interbrins de l'ADN. Autres: ralentissement du cycle cellulaire: retard du passage G2-->M.

LAM : leucémies aiguës myéloïdes

http://atlasgeneticsoncology.org/Kprones/FA10001.html

Subtype Gene LocationProtein

(amino acids)Cloning method Features

A FANCA 16q24.3 1455Complementation cloning, positional

cloningPartner of FANCG, contains nuclear

localization signal

B FANCB Xp22.2 859 Protein associationPartner of FANCL, contains nuclear

localization signalC FANCC 9q22.3 558 Complementation cloning Partner of FANCE

D1 FANCD1/BRCA2 13q12.3 3418 Candidate-gene approachSupports RAD51 filament formation, contains

BRC repeats and OB-fold

D2 FANCD2 3p26 1451 Positional cloningMonoubiquitinated and phosphorylated

following DNA damage

E FANCE 6p21.3 536 Complementation cloningPartner of FANCC and FANCD2, Chk1 target,

contains nuclear localization signal

F FANCF 11p15 374 Complementation cloningAdaptor protein stabilizing A/G and E/C

interactionG FANCG 9p13 622 Complementation cloning Partner of FANCA, contains TPR motifs

I FANCI 15q26.1 1328Positional cloning; candidate-gene

approachPartner of FANCD2, monoubiquitinated and

phosphorylated following DNA damage

J FANCJ/BRIP1 17q22-24 1249 Positional cloning5′-to-3′ DEAH helicase, unwinds G-quadruplex

DNA structures

L FANCL 2p16.1 375 Protein associationE3 ubiquitin ligase, contains RING-finger and

WD40 domains

M FANCM 14q21.3 2048 Protein associationTranslocase, contains DEAH helicase and

ERCC4/XPF like nuclease domain

N FANCN/PALB2 16p12.1 1186 Protein associationPartner of BRCA2, essential for stability and

localization of BRCA2

Les 13 gènes identifiés dans AF

3.2.5. Réparation des pontages interbrins3.2.5. Réparation des pontages interbrins

Proteins participating in the FA/BRCA pathway. The FA core complex, which represent the upstream part of the pathway, consists of FANCA, -B, -C, -E, -F, -G, -L, -M, and two FA-associated proteins FAAP24 and FAAP100. This complex is essential for the monoubiquitination of the FA proteins FANCD2 and FANCI. In this reaction, FANCL is the E3 ubiquitin ligase and UBE2T is the E2-conjugating enzyme. Monoubiquitinated FANCD2 and FANCI co-localize in damage-induced nuclear foci with BRCA2, which, together with its binding partner PALB2 and BRIP1 belong to the downstream branch of the pathway. Ubiquitin is removed from FANCD2 and FANCI by the deubiquitinating enzyme USP1.

3.2.5. Réparation des pontages interbrins3.2.5. Réparation des pontages interbrins

Model for the FA/BRCA pathway. (A) The DNA interstrand cross-link prevents further DNA replication and this recruits FANCM and the FANCD2/FANCI complex independently. (B) The FA core complex associates with FANCM and together with UBE2T monoubiquitinates FANCD2/FANCI. (C) FANCM translocates along the DNA and processes the stalled replication fork. This creates ssDNA to which more monoubiquitinated FANCD2 is loaded and generates space for MUS81/EME1 and XPF/ERCC1 to unhook the cross-linked DNA. By cutting 3′ of the lesion MUS81/EME1 generates a one-ended double strand break. (D) Translesion synthesis (TLS) fills the gap formed by the unhooking step, while FANCD2 recruits BRCA2 and Rad51 to the one-ended double strand break. Homologous recombination repair (HR) is finally used to restore the DNA break, which may be stimulated by USP1 mediated deubiquitination of FANCD2. The cross-link adduct is removed by nucleotide excision repair or by other mechanisms.

4. Déficit des systèmes de réparation4. Déficit des systèmes de réparation

Syndrome Réparation type de mutation Prédisposition au cancer

Xeroderma pigmentosum NER (±TCR) mutations ponctuelles cancer de la peau induit par UV

Syndrome de Cockayne TCR mutations ponctuelles non

Trichthiodystrophie NER / TCR mutations ponctuelles non

Ataxia telangiectasia réparation DSB Aberrations chromosomiques lymphomes

AT-like réparation DSB Aberrations chromosomiques lymphomes

Syndrome de Nijmegen réparation DSB Aberrations chromosomiques lymphomes

BRCA1/BRCA2 HR Aberrations chromosomiques cancer du sein

Syndrome de Werner HR? / TLS? Aberrations chromosomiques cancers variés

Syndrome de Bloom HR? Aberrations chromosomiques (SCE) Leucémies, lymphomes, autres

Syndrome de Rothmund-Thomson HR? Aberrations chromosomiques Ostéosarcomes

Ligase IV Ligation Fidélité de recombinaison Leucémies (?)

HNPCC MMR mutations ponctuelles Cancer colorectal

XP variant DNA POL H mutations ponctuelles cancer de la peau induit par UV

Anémie de Fanconi FA/BRCA Aberrations chromosomiques Leucémies, carcinomes

5. La réponse SOS chez les bactéries

Réparation fautive

5. Lésions de l’ADN, réparations et conséquences5. Lésions de l’ADN, réparations et conséquences

Agent génotoxique Conséquences

Inhibition de:* transcription* réplication* ségrégationdes chromosomes

MutationsAberrationschromosomiques

Arrêt ducycle cellulaire(temporaire)

Apoptose(suicide)

CancerVieillissementMaladiesgénétiques

Radiations ionisantesROS

Agents alkylantsLésions spontanées

UracileSite abasiqueBases altérées

CSB

UVHAP

(6-4) PPAdduitsDimères

Radiations ionisantesAnticancéreux(cis-Pt, MitC)

PontageCDB

Erreurs deréplication

Mésappariements(A-G; T-C)InsertionDélétion

Excision des bases(BER)

Excision des nucléotides(NER)

Recombinaison homologueRaboutage, FA/BRCA

Réparationdes

MésappariementsRéparation

DNA Lesions, mutations and repairs

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