LA REPARATION DE L’ADN

Types d’altération 1- Perte d’une base : site apurique ou apyrimidique 2 - Modification des bases : - Désamination - Oxydation adénine / hypoxanthine guanine / xanthine 5mCytosine / thymine - Altérations dues à la lumière : dimères de thymine 3 - Erreurs de réplication : mismatch

Types d’altération 1- Perte d’une base : site apurique ou apyrimidique 2 - Modification des bases : - Désamination - Oxydation dénine / hypoxanthine guanine / xanthine 5mCytosine / thymine - Altérations dues à la lumière : dimères de thymine 3 - Erreurs de réplication : mismatch

Types of DNA damage Gene, 250:15-30, 2000

DIFFERENTS TYPES DE REPARATION 1- Réversion directe de l’altération 2- Excision Réparation Réparation des mésappariements MMR Réparation par excision de bases BER Réparation par excision de nucléotides NER 3 - Réparation des double- brins

Types de réparation 1- Réversion directe de l’altération - Dimères de pyrimidine : Action de la photolyase - Méthylation des guanines : action d’une enzyme spécifique

Types de réparation 2- Excision / Réparation Principe : ADN double brin – les 2 brins contiennent la même information 1 seul brin endommagé excisé remplacé en utilisant le brin intact comme matrice Réparation des mésappariements Réparation par excision de bases BER Réparation par excision de nucléotides NER

1 Réparation des mésappariements CHEZ E - COLI - Mut S reconnaît le mésappariement - Fixation de Mut L qui stabilise Mut H repère un site méthylé proche de la mutation - Excision puis réparation

Functions of eukaryotic proteins E. coli S. cerevisiae Human Functions of eukaryotic proteins MutS MSH1 ?  DNA repair in mitochondria " MSH2 Single mismatch and small loop repair (with MSH6 to form MutSalpha); loop repair (with MSH3 to form MutSbeta)  "  MSH3  Loop repair (with MSH2 to form MutSbeta)  MSH4 MSH4  Meiosis (with MLH1)  MSH5 MSH5  MSH6  Single mismatch and small loop repair (with MSH2 to form MutSalpha) MutL MLH1  Mismatch repair PMS1 PMS2  Mismatch repair (with MLH1 to form MutLalpha)  MLH2  Not involved in mismatch repair (yeast); evidence ambiguous (humans). Interacts with MLH1 to form MutLbeta. MLH3 Probably involved in loop repair (with MLH1) MutH  ? uvrD Exonuclease 1 Mismatch repair (5' to 3' polarity)  RAD27 DNase IV FEN-1 Mismatch repair (Flap endonuclease)

CHEZ L’HOMME : Ce sont les équivalents des gènes MUT MSH2 (30%), MLH1(60%) et MSH6 qui sont impliqués dans le cancer du colon non polyposique (HNPCC). Réparation défectueuse des mésappariements HNPCC : phénomène RER+ instabilité des microsatellites au niveau des tumeurs

Excision Réparation 2- Réparation par excision de bases BER

Human DNA Glycosylases  Acronym Full Name Size (aa) AP Lyase Activity Substrates  UNG Uracil DNA N-Glycosylase 313 No  ssU>U:G>U:A, 5-FU  TDG Thymine DNA Glycosylase  410  U:G>ethenocytosine:G>T:G  UDG2 Uracil DNA Glycoslyase 2 327 No U:A SMUG1 Single-strand-selective Monofunctional Uracil-DNA Glycosylase 1  270 ssU>U:A, U:G MBD4  Methyl-CpG-binding Domain 4   580  ? U or T in U/TpG:5-meCpG   MPG Methyl Purine DNA Glycosylase 293 3-meA, 7-meA, 3-meG, 7-meG MYH  MutY Homolog 535 Yes? A:G, A:8-oxoG  OGG1 8-Oxo-Guanine Glycosylase 1   345  Yes 8-oxoG:C NTH1  Endonuclease Three Homolog 1  312  T-glycol, C-glycol, formamidopyrimidine 

New England Journal of Medicine, 2003, 343 : 791-9 Des mutations germinales du gène MYH (système BER) ont été décrites dans des formes récessives d’adénomatose colorectale (Al-Tassan et al, Nat Genet, 2002, 30:227-32) Chez ces patients un excès de transversions G:C / T:A dans le gène APC a été décrit au niveau somatique New England Journal of Medicine, 2003, 343 : 791-9 Multiple colorectal adenomas, classic adenomatous polyposis, and germ-line mutations in MYH. Sieber et al Recherche de mutations du gène MYH chez : - 152 patients avec une adénomatose colorectale (3 à 100 polypes) - 107 FAP (>100 polypes) (APC négatifs)

Résultats Sur 152 patients présentant une polypose atténuée 6 patients : mutations bi-alléliques de MYH 1/3 patients avec plus de 15 polypes Sur les 107 patients FAP 8 patients : mutations bi-alléliques de MYH < 1000 polypes Mutations MYH : 2 mutations majoritaires : Y165C et G382D 86% des cas

MYH : homologue du gène Mut Y connu chez E.Coli code une glycosylase responsable de l’excision des adénines appariées de façon anormale avec des 8-Oxoguanines lors de la réplication (uniquement sur les brins nouvellement synthétisés) C (O) C C G DNA réplication OGG1 Go G A C MYH Go Go A T (O) MTH1 dGTP pool dG°TP dG°MP

MUTATIONS DE MYH - MYH : 16 exons 36 mutations mutations germinales identifiées chez des patients d’origine européenne 2 mutations principales : Y165C G382D retrouvées dans 31 cas (86%) à l’état homozygote ou double hétérozygote (fréquence allélique dans la population générale : 1% 1/10000

CONCLUSION 1/ Les mutations germinales dans le gène MYH prédisposent à un phénotype récessif soit d’adénomatose soit de polypose colique 2/ Chez les patients qui présentent entre 15 et 100 polypes et si la transmission de cette pathologie semble récessive recherche de mutations dans MYH 3/ chez ces patients la surveillance doit être similaire à celle des patients présentant une polypose classique ou atténuée. QUESTIONS: - pourquoi MYH prédispose plus aux tumeurs que OGG1 ou MTH1, autres gènes impliqués dans la réparation des dommages oxydatifs de l’ADN? - rôle de MYH dans la prédisposition à d’autres cancers?

3- Réparation par excision de nucléotides NER Modèle E.Coli

3- Réparation par excision de nucléotides NER Modèle humain TFIIH

GGR ou global genome repair Cas particulier de la réparation couplée à la transcription TCR ( transcription coupled repair): CSA et CSB orientent la RNA pol sur le brin altéré qui doit être transcrit Cas général GGR ou global genome repair

NER : PATHOLOGIES LIEES Xeroderma Pigmentosum : sensibilité à la lumière défauts de pigmentation cancers de la peau précoces + autres K problèmes neurologiques gènes : XPA à XPG Cockayne : nanisme sensibilité à la lumière anomalie des membres et de la face anomalies neurologiques mort précoce par neurodégénérescene gènes : CSA, XPB, XPD, XPG (sous-groupe) Trichodystrophie : anomalie des cheveux anomalies faciales petite taille ichtyose et sensibilité à la lumière (50% des cas) gènes : TTD-A, XPB-TTD, XPB-TTD

Xeroderma pigmentosum Syndrome de Cockayne

1- Réversion directe de l’altération 2- Excision Réparation Réparation des mésappariements Réparation par excision de bases BER Réparation par excision de nucléotides NER 3 - Réparation des double- brins

DNA double strand break repair Nature, 411:366-374, 2001 Non homologous end joining NHEJ