GH1-HMGA1 : une protéine chromatinienne impliquée dans la stabilité des télomères et la réparation des cassures double brin de l’ADN

GH1-HMGA1 : une protéine chromatinienne impliquée dans la stabilité des télomères et la réparation des cassures double brin de l’ADN

De par leur nature linéaire, les chromosomes des eucaryotes ont dû développer des mécanismes de protection de leurs extrémités appelés télomères. Si ces mécanismes sont défaillant, les télomères sont reconnus par la cellule comme des cassures de l’ADN et vont donc être « réparés » de façon abusive et engendrer des dommages génomiques dramatiques pour la cellule. Chez l’homme, l’ADN télomérique est remodelé par un complexe protéique spécifique, qui constituent une « coiffe » qui a pour rôle principal d’assurer la protection du génome. Malgré d’intenses recherches, très peu de protéines impliquées dans l'homéostasie des télomères ont été identifiées chez les plantes.

Dans sa dernière étude (Charbonnel et al.), le groupe de Charles White décrit le rôle de la protéine GH1-HMGA1 dans l’homéostasie télomérique ainsi que dans la réparation de l’ADN chez la plante Arabidopsis thaliana.

 Afin d’identifier les protéines se fixant spécifiquement sur les séquences télomériques nous avons réalisés, en collaboration avec l’équipe de Falk Butter (Mayence, Allemagne), des expériences de « pull-down télomérique» en utilisant des extraits protéiques issus de la plante modèle Arabidopsis thaliana. Nous avons ainsi identifié par spectrométrie de masse plusieurs protéines candidates dont la protéine GH1-HMGA1, une protéine appartenant à la famille HMGA.

Bien que les protéines HMGA soient impliquées dans le remodelage de la chromatine leur rôle biologique précis est encore méconnu. Les études chez les mammifères ont néanmoins démontrées que ces protéines peuvent influencer l’organisation chromatinienne en compétition avec l’histone H1. Ainsi, ils influencent un large éventail de processus cellulaire comme la transcription, la réplication et la réparation de l’ADN. Bien que les protéines HMGA soient surexprimées dans de nombreuses lignées cancéreuses, la littérature ne décrit que très peu de liens entre les protéines HMGAs et les télomères.

Grâce à des études cytologiques et moléculaire, l’étude démontre que la protéine GH1-HMGA1 est très fortement exprimée et que cette protéine se fixe à de nombreux loci  sur le génome (dont les télomères) mais est exclue des régions centromériques ainsi que des chromocentres. L’étude démontre également un rôle de cette protéine dans la stabilité du génome chez Arabidopsis thaliana. En effet, les plantes mutantes pour GH1-HMGA1 présentent des défauts de croissance, une instabilité génomique qui se traduit par la présence de ponts anaphasiques (environ 3% des anaphases présentent un pont), des défauts de ploïdie ainsi que des télomères dégradés et déprotégés.

L’autre aspect de cette étude concerne le rôle de GH1-HMGA1 dans le mécanisme de réparation des cassures double brin par Recombinaison Homologue (RH). Nous montrons qu’en absence de GH1-HMGA1, les plantes sont beaucoup plus sensibles à des traitements induisant des cassures double brin de l’ADN. Nos analyses indiquent que le recrutement de RAD51, la protéine principale de la RH, n’est pas compromis. Notre hypothèse est que la protéine GH1-HMGA1 est nécessaire pour la décompaction/l’ouverture de l’ADN double brin qui sert de matrice et qui doit être envahi par RAD51. Cette hypothèse est confortée par le fait que nous montrons qu’en absence de GH1-HMGA1, une plus grande quantité d’Histone H1 est présente sur la chromatine et qu’une plus grande incorporation de H1 est connue pour induire une compaction de l’ADN. Pour autant le mécanisme exact reste à déterminer.

Cette étude est parue dans Plant Physiology.

Contact : Simon Amiard   ( simon.amiard@uca.fr )

Last modified: 06/21/2019