L’anémie de Fanconi : gènes et fonction(s) revisités

Des mutations dans les gènes FANC sont responsables de l’anémie de Fanconi (AF), une maladie génétique de phénotype complexe incluant une pancytopénie, des malformations congénitales et une prédisposition élevée au cancer. L’augmentation par les agents pontant l’ADN de la fréquence des aberrations chromosomiques, une caractéristique de l’AF, est utilisée pour le diagnostic. Parmi les onze gènes FANC, neuf sont identifiés. Huit de ces gènes sont localisés sur des autosomes, tandis que FANCB est situé sur le chromosome X. L'un des gènes FANC est BRCA2, impliqué dans la prédisposition génétique au cancer du sein et/ou de l’ovaire. Sept des protéines FANC s’associent pour former un complexe à géométrie variable dépendant de sa localisation subcellulaire, tandis que FANCD1 (BRCA2), FANCD2, FANCI et FANCJ ne sont pas associées au complexe. La mono-ubiquitinylation de FANCD2, dépendante du complexe, jouerait un rôle important dans la gestion des pontages de l’ADN. Les protéines FANC et BRCA1, étroitement associées, participent, entre autres, avec les protéines ATM, NBS1 et ATR, à un réseau multiprotéique impliqué dans la détection, la signalisation et la réparation des lésions bloquant la réplication de l’ADN.Fanconi anemia (FA), a rare inherited disorder, exhibits a complex phenotype including progressive bone marrow failure, congenital malformations and increased risk of cancers, mainly acute myeloid leukaemia. At the cellular level, FA is characterized by hypersensitivity to DNA cross-linking agents and by high frequencies of induced chromosomal aberrations, a property used for diagnosis. FA results from mutations in one of the eleven FANC(FANCA to FANCJ) genes. Nine of them have been identified. In addition, FANCD1 gene has been shown to be identical to BRCA2, one of the two breast cancer susceptibility genes. Seven of the FANC proteins form a complex, which exists in four different forms depending of its subcellular localisation. Four FANC proteins (D1(BRCA2), D2, I and J) are not associated to the complex. The presence of the nuclear form of the FA core complex is necessary for the mono-ubiquitinylation of FANCD2 protein, a modification required for its re-localization to nuclear foci, likely to be sites of DNA repair. A clue towards understanding the molecular function of the FANC genes comes from the recently identified connection of FANC to the BRCA1, ATM, NBS1 and ATR genes. Two of the FANC proteins (A and D2) directly interact with BRCA1, which in turn interacts with the MRE11/RAD50/NBS1 complex, which is one of the key components in the mechanisms involved in the cellular response to DNA double strand breaks (DSB). Moreover, ATM, a protein kinase that plays a central role in the network of DSB signalling, phosphorylates in vitro and in vivo FANCD2 in response to ionising radiations. Moreover, the NBS1 protein and the monoubiquitinated form of FANCD2 seem to act together in response to DNA crosslinking agents. Taken together with the previously reported impaired DSB and DNA interstrand crosslinks repair in FA cells, the connection of FANC genes to the ATM, ATR, NBS1 and BRCA1 links the FANC genes function to the finely orchestrated network involved in the sensing, signalling and repair of DNA replication-blocking lesions

Impact of DNA ligase IV on the fidelity of end joining in human cells

A DNA ligase IV (LIG4)‐null human pre‐B cell line and human cell lines with hypomorphic mutations in LIG4 are significantly impaired in the frequency and fidelity of end joining using an in vivo plasmid assay. Analysis of the null line demonstrates the existence of an error‐prone DNA ligase IV‐independent rejoining mechanism in mammalian cells. Analysis of lines with hypomorphic mutations demonstrates that residual DNA ligase IV activity, which is sufficient to promote efficient end joining, nevertheless can result in decreased fidelity of rejoining. Thus, DNA ligase IV is an important factor influencing the fidelity of end joining in vivo. The LIG4‐defective cell lines also showed impaired end joining in an in vitro assay using cell‐free extracts. Elevated degradation of the terminal nucleotide was observed in a LIG4‐defective line, and addition of the DNA ligase IV–XRCC4 complex restored end protection. End protection by DNA ligase IV was not dependent upon ligation. Finally, using purified proteins, we demonstrate that DNA ligase IV–XRCC4 is able to protect DNA ends from degradation by T7 exonuclease. Thus, the ability of DNA ligase IV–XRCC4 to protect DNA ends may contribute to the ability of DNA ligase IV to promote accurate rejoining in vivo

Implication des gènes BRCA et FANC dans la réparation des cassures double brin de l'ADN chez l'Homme

PARIS7-Bibliothèque centrale (751132105) / SudocSudocFranceF

Rôle des gènes BRCA et FANC dans la réponse cellulaire aux cassures double brin de l'ADN

L'objectif de mon travail de thèse a été de mieux comprendre le rôle des gènes BRCA (prédisposition familiale aux cancers du sein) et FANC (anémie de Fanconi) dans la gestion des cassures double brin de l'ADN (CDB). La progression du cycle cellulaire en présence de CDB et le recrutement des protéines impliquées dans la gestion de ces lésions ont été étudiées dans les cellules humaines. j'ai montré que la présence d'un seul allèle muté de BRCA1 abolit le blocage de la réplication de l'ADN en présence de CDB et réduit / ralenti le recrutement aux sites des dommages de certains protéines majeurs de la réponse cellullaire à ces lésions. La diminution importante de la quantité de la protéine BRCA1 sauvage présente dans les cellules hétérozygotes pour BRCA1 après exposition aux radiations ionisantes, pourrait être à l'origine de ces anomalies. Au contraire, dans les cellules BRCA2 +/- et BRCA2 -/-/FANCD, en présence de CDB, le blocage de la progression du cycle cellulaire s'effectue normalement.PARIS5-BU-Necker : Fermée (751152101) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Les gènes BRCA et FANC (implication dans la réparation des cassures double brin de l'ADN chez l'homme)

Les gènes BRCA et FANC, impliqués respectivement dans la prédisposition familiale au cancer du sein et dans l'anémie de Fanconi, font partie des gènes suppresseurs de tumeurs de type " caretakers " et jouent un rôle important dans le maintien de la stabilité du génome. Ces gènes sont étroitement associés et pourraient participer dans une voie métabolique commune. L'objectif de mon travail de thèse à été de mieux comprendre leur rôle dans la réparation des cassures double brin de l'ADN (CDB) chez l'Homme. En utilisant des approches moléculaires basées sur l'utilisation de substrats extrachromosomiques ou intégrés dans le génome, porteurs de CDB-modèles, nous avons examiné l'impact de l'inactivation de ces gènes, par ARN interférant, sur le fonctionnement des deux voies majeures de réparation des CDB : la voie End-Joining (EJ) et la Recombinaison Homologue (RH). Nous avons montré que : (i) la déplétion de BRCA1 affecte sévèrement le processus EJ ; (ii) le lien moléculaire entre BRCA1 et cette voie de réparation est l'association de BRCA1 avec XRCC4, l'un des acteurs principaux de ce mécanisme : (iii) les produits des gènes FANCF et FANCG, appartenant au core complexe FANC, contrôlent la voie EJ, mais ne sont pas impliqués dans la RH ; (iv) FANCJ et FANCD1/BRCA2, dont l'action se situe en aval du complexe FANC (comme BRCA1), contrôlent la RH. En conclusion, l'ensemble des résultats montre que la voie BRCA/FANC intervient dans la réparation des CDB et suggère une spécialisation fine des gènes qui y participent.The BRCA and FANC genes (respectively implicated in breast cancer predisposition and in Fanconi anemia) are classified as caretakers tumor suppressor genes and are involved in the maintenance of genomic stability. These genes are tightly associated and could participate in a common pathway. The aim of my thesis work was to improve our understanding of there function in the DNA double strand break (DSB) repair in Human cells. By using molecular approaches based on intra- or extra- chromosomal substrates, carrying model-DSB, we studied the impact of siRNA mediated depletion of these factors on the two major DSB repair pathways in mammalian cells: End-joining (EJ) and Homologous Recombination (HR). We have shown that: (i) BRCA1 depletion severely impairs the EJ pathway, (ii) the novel interaction between BRCA1 and XRCC4 (a key actor of EJ), constitutes a molecular and functional link between BRCA1 and this repair pathway; (iii) depletion of the Fanconi genes products FANCF and FANCG, which belong to the core complex, leads to an impairment of EJ but does not affect HR; (iv) FANCJ and FANCD1/BRCA2 which act downstream of the complex, control HR. On conclusion, our work shows that the BRCA/FANC pathway is implicated in DSB repair, and suggests a tight specialisation of each gene.PARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Possible anti-recombinogenic role of Bloom’s syndrome helicase in double-strand break processing

Bloom’s syndrome (BS) which associates genetic instability and predisposition to cancer is caused by mutations in the BLM gene encoding a RecQ family 3′–5′ DNA helicase. It has been proposed that the generation of genetic instability in BS cells could result from an aberrant non-homologous DNA end joining (NHEJ), one of the two main DNA double-strand break (DSB) repair pathways in mammalian cells, the second major pathway being homologous recombination (HR). Using cell extracts, we report first that Ku70/80 and the catalytic subunit of the DNA-dependent protein kinase (DNA-PKcs), key factors of the end-joining machinery, and BLM are located in close proximity on DNA and that BLM binds to DNA only in the absence of ATP. In the presence of ATP, BLM is phosphorylated and dissociates from DNA in a strictly DNA-PKcs-dependent manner. We also show that BS cells display, in vivo, an accurate joining of DSBs, reflecting thus a functional NHEJ pathway. In sharp contrast, a 5-fold increase of the HR-mediated DNA DSB repair in BS cells was observed. These results support a model in which NHEJ activation mediates BLM dissociation from DNA, whereas, under conditions where HR is favored, e.g. at the replication fork, BLM exhibits an anti-recombinogenic role