Des scientifiques reconstituent la voie de réparation de l’ADN impliquée dans les cancers du sein, des ovaires et de la prostate
TMEJ nécessite une exonucléase de coupe des lambeaux et une ADN polymérase secondaire. un, système rapporteur extra-chromosomique TMEJ et étapes de réparation requises. TMEJ est mesuré par qPCR et est initié par l’hybridation des MH (rouges) entre la tête d’une molécule d’ADN et la queue d’une autre. Les étapes putatives indépendantes de Polθ sont surlignées en bleu et jaune. b, Quantification du TMEJ extra-chromosomique dans les cellules RPE1 avec un MH de 4 pb (barres rouges), différents emplacements des PT dans le substrat d’ADN comme indiqué (signes d’arrêt). Les données proviennent de trois répétitions biologiques analysées avec une analyse de variance unidirectionnelle (ANOVA) et la méthode de Dunnett. Les données sont moyennes ± écart type (sd), ND signifie en dessous de la limite de détection. c, Substrat rapporteur de synthèse Polθ. Les thymines en triple sont espacées tous les 8 pb le long du tractus d’ADN double brin à synthétiser. d, Les fréquences des mutations générées par la synthèse cellulaire associée au TMEJ (carrés) par rapport à la synthèse témoin (polymérase Q5, cercles) sont tracées en fonction de la distance par rapport au MH. Les données proviennent de trois répétitions biologiques analysées avec une ANOVA bidirectionnelle et le test de Šidák ; les données sont moyennes ± écart-type e, Schéma du reporter de déplacement de brin TMEJ. Les substrats ont des extrémités avec des surplombs 3′ partiellement complémentaires qui mesurent soit 4 (NHEJ) soit 45 nt de long (TMEJ) et possèdent un nt terminal 5′ (dN) ou un site abasique (Ab.). Un site BamHI incompatible se trouve à 20 ou 50 pb en aval de l’extrémité 5′, de sorte que les produits de réparation deviennent sensibles à BamHI si une synthèse par déplacement de brin se produit et restent résistants à BamHI en l’absence de synthèse par déplacement de brin. FLes substrats BamHI ont été introduits dans des fibroblastes embryonnaires de souris et digérés avec BamHI lorsque cela est indiqué avant l’amplification. Crédit: Nature (2023). DOI : 10.1038/s41586-023-06729-7
Notre ADN n’est pas indestructible. Tout au long de notre vie, l’ADN peut se briser en réponse à des facteurs naturels et environnementaux. Heureusement, notre corps dispose d’enzymes et de voies dédiées qui peuvent recoller notre ADN brisé grâce à plusieurs mécanismes différents, appelés voies de réparation de l’ADN.
Certains cancers peuvent cependant détourner ces voies à leur propre bénéfice. Susanna Stroik, Ph.D., et Dale Ramsden, Ph.D., tous deux chercheurs du Département de biochimie et de biophysique de l’École de médecine de l’UNC et du Lineberger Comprehensive Cancer Center de l’UNC, ont reconstitué la voie moins connue de réparation de l’ADN. , appelée jonction d’extrémité à médiation thêta par polymérase (TMEJ).
La voie, qui s’est avérée régulée positivement chez de nombreuses patientes atteintes d’un cancer du sein, d’un cancer de l’ovaire et d’un cancer de la prostate héréditaires, en particulier ceux impliquant des mutations BRCA1 et BRCA2, a été décrite étape par étape dans un article publié dans Natureet les nouvelles connaissances pourraient conduire à de nouvelles thérapies contre le cancer.
“Les personnes atteintes de ces mutations du cancer du sein, leurs cancers dépendent de la voie de réparation de la polymérase thêta pour maintenir les tumeurs en vie et réparer les dommages à l’ADN dans les tissus cancéreux”, a déclaré Stroik, chercheur postdoctoral au laboratoire de Ramsden. “Maintenant que nous en savons plus sur cette voie, les scientifiques pourraient, en théorie, produire un médicament qui pourrait perturber des éléments clés de la voie dans les cellules cancéreuses, par opposition à l’utilisation de chimiothérapies conventionnelles qui détruisent les cellules saines en même temps que le cancer.”
Découverte de la polymérase thêta
De toutes les voies de réparation de l’ADN, le TMEJ est le plus insaisissable. Richard Wood, Ph.D., professeur distingué au MD Anderson Cancer Center de l’Université du Texas, a joué un rôle clé dans la première caractérisation de la polymérase thêta en 2003.
Au cours des 15 années suivantes, plusieurs laboratoires, dont les laboratoires Wood, Ramsden et Gupta (également au Lineberger Comprehensive Cancer Center), ont pu lier la polymérase thêta à la réparation de l’ADN (TMEJ) et au cancer. Sylvie Doublié, Ph.D., ancienne élève de l’UNC-Chapel Hill et professeur de microbiologie et de génétique moléculaire à l’Université du Vermont, a ensuite résolu la première structure de la polymérase thêta.
Ensemble, et avec d’autres scientifiques de Penn State et de l’Université de New York, ces chercheurs se sont consacrés à comprendre précisément quelles étapes sont impliquées dans le TMEJ, et lesquelles de ces étapes la polymérase thêta exécute et n’effectue pas.
Avec l’aide de ces collaborateurs, Stroik a pu utiliser une grande variété d’approches expérimentales de pointe pour combler les lacunes de notre compréhension de la voie TMEJ. De manière critique, elle a découvert qu’une autre polymérase, appelée polymérase delta, utilise un système copain avec la polymérase thêta pour l’aider dans cette voie de réparation.
Un système de jumelage unique
Les recherches de Stroik ont montré que la polymérase thêta est efficace dans certaines choses, mais pas dans d’autres.
“Il fait beaucoup d’erreurs et n’est pas capable de créer de grandes bandes d’ADN à la fois”, a déclaré Stroik. “Ce qui était si beau et si élégant dans toute cette découverte, c’est qu’il existe deux enzymes différentes qui alternent entre les étapes du processus et s’entraident.”
Lorsqu’une cassure double brin se produit, les deux brins d’ADN sont coupés au même endroit, un peu comme des ciseaux coupant une tresse de cheveux. La polymérase thêta agit rapidement, saisissant les deux brins simples d’ADN, faisant correspondre les paires de bases les plus proches de la cassure et les maintenant ensemble.
Cependant, cela laisse souvent des lambeaux résiduels d’ADN simple brin aux extrémités. La polymérase delta intervient pour couper les lambeaux étrangers, donnant à la polymérase thêta suffisamment d’espace pour commencer à synthétiser un nouvel ADN afin de combler les lacunes dans les brins d’ADN. Enfin, la polymérase delta intervient une dernière fois pour aider la polymérase thêta à terminer la synthèse.
Stroik a fait une autre découverte majeure : les polymérases thêta et delta sont physiquement liées l’une à l’autre. Ces nouvelles informations pourraient s’avérer particulièrement utiles aux développeurs de médicaments qui espèrent créer un nouveau traitement contre le cancer en médicamentant cette interaction.
Potentiel de traitement du cancer
Étant donné que de nombreux cancers utilisent la voie TMEJ pour maintenir les tumeurs en vie, de nombreux chercheurs ont étudié la création de médicaments susceptibles d’interférer avec cette voie, empêchant essentiellement le cancer de se réparer, conduisant ainsi à sa disparition éventuelle.
“Chaque fois que vous trouvez de nouveaux éléments de la voie, vous pouvez les “droguer””, a déclaré Ramsden.
Les nouvelles recherches de Stroik et Ramsden contribueront aux études fondamentales en cours sur les polymérases thêta et delta, tout en contribuant également à de nouveaux médicaments anticancéreux appelés inhibiteurs de la polymérase thêta, qui font actuellement l’objet d’essais cliniques.
Plus d’information:
Dale Ramsden, Exigences progressives pour les polymérases δ et θ dans la jonction d’extrémité médiée par θ, Nature (2023). DOI : 10.1038/s41586-023-06729-7. www.nature.com/articles/s41586-023-06729-7
Fourni par l’Université de Caroline du Nord à la Chapel Hill School of Medicine
Citation: Des scientifiques reconstituent la voie de réparation de l’ADN impliquée dans les cancers du sein, de l’ovaire et de la prostate (15 novembre 2023) récupéré le 15 novembre 2023 sur
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