Les scientifiques de Salk découvrent que la microprotéine CYREN aide les cellules à choisir le meilleur chemin pour réparer les gènes et éviter le cancer. À gauche :les chromosomes (rouges) avec des télomères (verts) qui ne sont pas perturbés restent intacts et séparés. A droite :lorsque CYREN est absent, les chromosomes qui ont été perturbés pour déclencher artificiellement NHEJ présentent des fusions caractéristiques de la réparation après la copie de l'ADN. Crédit :Institut Salk
Vaut-il mieux faire une tâche rapidement et faire des erreurs, ou le faire lentement mais parfaitement ? Lorsqu'il s'agit de décider comment réparer les cassures dans l'ADN, les cellules sont confrontées au même choix entre deux voies de réparation majeures. La décision compte, car le mauvais choix pourrait causer encore plus de dommages à l'ADN et conduire au cancer.
Les scientifiques du Salk Institute ont découvert qu'une minuscule protéine appelée CYREN aide les cellules à choisir la bonne voie au bon moment, clarifier un mystère de longue date sur la réparation de l'ADN et offrir aux chercheurs un outil puissant qui pourrait guider de meilleurs traitements contre le cancer. L'œuvre apparaît dans La nature le 20 septembre, 2017.
« Elucider les voies de réparation de l'ADN est essentiel pour comprendre comment elles peuvent parfois être toxiques, " dit Jan Karlseder, professeur au laboratoire de biologie moléculaire et cellulaire de Salk et auteur principal du nouvel article. "Notre découverte de la fonction de CYREN ajoute non seulement à notre corpus de connaissances, cela nous donne un nouvel outil avec lequel lutter potentiellement contre le cancer. »
Casse double brin, les blessures les plus graves qui arrivent à l'ADN, peut être réparé par l'une des deux voies :un processus rapide mais sujet aux erreurs connu sous le nom de NHEJ (jointure d'extrémité non homologue) et un processus plus lent, voie sans erreur connue sous le nom de HR (recombinaison homologue). La voie la plus rapide rejoint efficacement les brins cassés, mais en cas de ruptures multiples, il peut joindre les deux mauvaises extrémités ensemble, aggraver les choses pour une cellule. La voie la plus lente est sans erreur car elle repose sur une séquence d'ADN non endommagée pour guider la réparation, mais cela signifie qu'il ne peut fonctionner qu'après qu'une cellule a copié son information génétique afin de se diviser. Étant donné que, la voie rapide fonctionne exclusivement avant que l'ADN ne soit copié, bien que sa machinerie soit si efficace et prolifique que les scientifiques se demandent pourquoi elle ne surpasse pas la plus lente, chemin plus précis après la copie, trop. Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que quelque chose doit retenir l'option la plus rapide dans ces cas.
Ce quelque chose, le nouvel ouvrage révèle, est une microprotéine appelée CYREN, qui inhibe la voie la plus rapide lorsqu'une copie d'ADN est disponible pour la voie plus lente à utiliser. CYREN a été découvert par un autre scientifique de Salk, Alain Saghatelian, dans le cadre d'un effort de 2015 pour identifier de petites protéines appelées "short ORF-encoded peptides" ou SEP, qui se révèlent de plus en plus avoir des rôles biologiques critiques.
La bonne façon de réparer l'ADN. Ce dessin animé illustre l'effet suppresseur de CYREN sur la voie de réparation de l'ADN NHEJ normalement plus rapide, permettant à la voie RH plus lente d'avoir une chance d'aller de l'avant. Crédit :Institut Salk
"Nous avons trouvé beaucoup de ces peptides dans notre étude précédente, mais nous ne savions pas vraiment si l'un d'entre eux était important jusqu'à ce que le laboratoire de Karlseder s'implique, " dit Saghatelian, professeur aux Clayton Foundation Laboratories for Peptide Biology et l'un des co-auteurs de l'article. "Grâce à ce nouveau travail impressionnant, nous savons maintenant qu'il y a des molécules vraiment importantes parmi les centaines que nous découvrons."
Les recherches de Saghatelian avaient suggéré que CYREN interagissait avec l'interrupteur principal de la voie la plus rapide, une protéine appelée Ku. Pour déterminer la nature exacte de l'interaction, L'équipe de Karlseder a travaillé avec une région du génome où la réparation est normalement supprimée pour empêcher les fusions dangereuses :les extrémités des chromosomes, appelés télomères. Les chercheurs peuvent perturber artificiellement les télomères pour activer la voie rapide, ce qui en fait un système modèle pour tester les effets de CYREN.
"Les télomères offrent un excellent outil de recherche car ils ont vraiment besoin de réprimer la réparation, mais il existe des moyens d'activer la machinerie de réparation afin que vous puissiez l'étudier de manière très contrôlée, " dit Nausica Arnoult, un associé de recherche de Salk et premier auteur de l'article. L'équipe de Salk l'a fait, et trouvé qu'avec CYREN présent, aucune réparation ne s'est produite après que la cellule a copié son ADN, suggérant qu'il éteigne l'interrupteur principal, Ku. Sans CYREN autour, La voie rapide de Ku était active à la fois avant et après la copie de l'ADN.
Parce que les expériences sur les télomères n'ont pas beaucoup appris à l'équipe sur la compétition entre les voies rapide et lente, Arnoult a ensuite utilisé des outils moléculaires pour comparer la réparation dans les cellules vivantes avec et sans CYREN. Elle a combiné les ciseaux à ADN connus sous le nom de CRISPR avec des gènes pour les protéines fluorescentes qui seraient déclenchées par la réparation afin qu'elle puisse couper l'ADN de manière spécifique et voir à partir de la couleur qui s'ensuit quelle voie avait effectué la réparation. Elle a également analysé toutes les interactions protéiques qui ont eu lieu.
Ces expériences ont révélé que CYREN se fixe directement sur Ku pour inhiber la voie rapide à la fois en fonction du moment (avant ou après la copie de l'ADN) et du type de rupture de l'ADN (lisse ou irrégulière, par exemple). Son activité peut même ajuster le rapport entre les réparations rapides et lentes.
"Notre étude montre que CYREN est un régulateur important du choix de la voie de réparation de l'ADN, " dit Karlseder, qui détient la chaire Donald et Darlene Shiley à Salk. "Le travail indique également la possibilité passionnante d'introduire potentiellement des dommages à l'ADN dans les cellules cancéreuses et d'utiliser CYREN pour les empêcher de faire des réparations."
