Identification et analyse d'une mutation pathogénique séparation de fonction de RAD50

Abstract

The MRN complex (MRE11-RAD50-NBS1) plays a central role in response to DNA double-strand breaks. We identified a patient with developmental defects and bone marrow failure carrying biallelic RAD50 mutations. One of the mutations creates a null allele while the other (noted RAD50E1035del) leads to the expression of a protein that has lost a single residue in one of the repeated heptad of the coiled-coil domain of RAD50. We show that RAD50E1035del represents a separation-of-functions mutation that impairs the DNA repair, the DNA replication and the resection warranted by the MRN complex whithout affecting its ability to activate ATM. The results, confirmed by the analysis of purified recombinant proteins, suggest that RAD50E1035del directly impacts the nuclease activity of MRE11. The ectopic expression of the wild type form of RAD50 complemented the defects observed in the patient's cells demonstrating the casual link between the phenotype and the RAD50 mutations carried by the patient. The corresponding mutation in Saccharomyces cerevisiae caused severe thermosensitive defects in both DNA repair and Tel1ATM dependent signaling. Collectively, this study emphasizes the importance of the RAD50 coiled-coil to regulate MRE11-dependent DNA end resection.Le complexe MRN (MRE11-RAD50-NBS1) est un des acteurs centraux de la réparation des cassures double brin de l'ADN. Nous avons identifié un patient présentant un retard du développement associé à une insuffisance médullaire et porteur de mutations bialléliques du gène RAD50. La première mutation conduit à un allèle nul tandis que la seconde (notée RAD50E1035del) entraîne l'expression d'une protéine ayant perdue un unique résidu dans une des heptades répétées du domaine en bobine enroulée de RAD50. Une analyse phénotypique exhaustive démontre que RAD50E1035del représente une mutation séparation de fonction qui perturbe les fonctions du complexe MRN garantissant la réparation, la réplication et la résection de l'ADN, sans pour autant affecter sa capacité d'activer ATM. Les résultats obtenus, confirmés par l'utilisation de protéines recombinantes purifiées, suggèrent que c'est l'activité nucléasique de MRE11 qui est affectée. L'expression ectopique de la forme sauvage de la protéine RAD50 dans les cellules du patient restaure les capacités de réparation et de réplication montrant un lien direct entre le phénotype observé et la mutation de RAD50 portée par le patient. La mutation correspondante chez Saccharomyces cerevisiae entraine un défaut de réparation et d'activation de la voie Tel1 (ATM) thermosensible extrêmement sévère. Cette étude démontre l'importance du domaine en bobine enroulée de RAD50 pour garantir la régulation de l'activité de résection de MRE11 au sein du complexe MRN