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 Recombination and the maintenance of genome integrity Recombinaison et maintien de l'intégrité du génome Dr Charles I. White Recombination and the maintenance of genome integrity We study the molecular mechanisms assuring the maintenance of the structural and informational integrity of the genome. Working with the plant, Arabidopsis thaliana, our research concerns three interrelated themes:
 Recombinaison et maintien de l'intégrité du génome La recombinaison génétique assure le maintien de l’intégrité du génome, ainsi que sa plasticité. Cette contradiction apparente résulte à la fois de l’existence de multiples mécanismes de recombinaison et de la structure du génome lui-même. Une séquence d ‘ADN peut recombiner avec une séquence homologue qui peut résider soit au même locus du chromosome homologue (recombinaison allélique) soit sur un autre locus du génome (recombinaison ectopique). Il existe d’autres processus de recombinaison dits illégitimes, qui se produisent en absence d’homologie significative entre les deux séquences et qui peuvent en théorie, aboutir à l’échange entre deux (ou plus) séquences d’ADN situées à n’importe quel endroit du génome. Ces événements de recombinaison ectopique et illégitimes pouvant provoquer d’importants remaniements au niveau du génome (insertions, délétions, inversions, translocations), tous les organismes ont développé de nombreux mécanismes de contrôle de la recombinaison. Pour approfondir nos connaissances sur ces différents mécanismes et leurs contrôles, nous utilisons la plante modèle Arabidopsis thaliana, en combinant des approches génétiques, moléculaires, cytologiques et de génomique fonctionnelle. 1) Processus de recombinaison et de réparation de l’ADN La recombinaison joue un rôle direct dans la réparation des dommages à l’ADN. Au niveau moléculaire, il a été mis en évidence que nombreux complexes protéiques interviennent à la fois dans les processus de réparation et de recombinaison. Pour comprendre quels sont les facteurs qui influencent le choix entre les différentes voies de réparation/recombinaison au niveau cellulaire, nous visualisons les conséquences biologiques de la réparation ou de la non-réparation de l’ADN dans la plante par observation des racines en développement. Ces études concernent aussi la méiose. La recombinaison homologue est indispensable pour le bon déroulement de la méiose. Elle se produit pendant la prophase I et est initiée par des cassures double-brin programmées. La réparation de ces cassures assure à la fois la ségrégation correcte des chromosomes et le brassage génétique essentiel à l’évolution. Nous nous intéressons aux complexes protéiques impliqués dans ces processus, en particulier les complexes Xpf/Errc1, MRN (Mre11, Rad50, Nbs1), Ku70/80 et les paralogues de Rad51. 2)Télomères et stabilité des chromosomes La nature linéaire des chromosomes implique la présence de structures protectrices à leurs extrémités, les télomères. Ces structures nucléoprotéiques ont évolué afin d’empêcher les phénomènes de recombinaison par les extrémités et ainsi préserver la stabilité génomique. Lorsque les télomères sont déprotégés, ils sont reconnus par la cellule comme des cassures de l’ADN. Ces extrémités hautement recombinogènes sont donc prises en charge par les mécanismes de réparation/recombinaison de la cellule et vont entraîner une instabilité génomique qui se traduit par l’apparition de fusions entre les chromosomes, hautement délétères pour la cellule. De façon remarquable, beaucoup de protéines de réparation/recombinaison participent activement à l’homéostasie télomérique. Nous nous intéressons à l’étude de différents facteurs de la réparation dans un contexte de télomères déprotégés. Chez Arabidopsis, en contexte mutant pour le gène de la télomérase, les télomères sont progressivement raccourcis. De plus, nous observons une importante instabilité génomique, des modifications phénotypiques et un retard de développement des plantes après plusieurs générations en contexte mutant pour la télomérase. Dans ce contexte, nous avons montré que l’absence de la protéine Rad50 aboutit à une forte proportion de fusions dès la première génération. Nos résultats suggèrent deux rôles pour la protéine Rad50 dans la maintenance télomérique. Arabidopsis (et les plantes en général ?) présentent une tolérance remarquable à l’instabilité génomique et au raccourcissement des télomères, ce qui en fait un excellent modèle pour l’étude des conséquences de fusions chromosomiques au niveau moléculaire chez les eucaryotes supérieurs. Nous utilisons donc cette particularité pour définir les processus majeurs impliqués dans la maintenance du génome. Plus spécifiquement, nous avons pour objectifs de déterminer la nature des séquences et les mécanismes impliqués dans la formation de ces fusions chromosomiques. Compétences Modèle d’étude : Arabidopsis thaliana Utilisation de E. coli et S. cerevisiae Transgenèse par Agrobacterium Analyses génétiques Techniques de biologie moléculaire (ADN, ARN, protéines) Cytogénétique : FISH, peignage de l’ADN, immunocytogénétique
Publications
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