Déficience dans la réparation par excision de nucléotides en phase S induite par la séquestration du facteur de réplication RPA

Abstract

Introduction Les lésions induites par les rayons UV peuvent causer des blocages dans la réplication de l'ADN. Ces dommages sont éliminés par le processus moléculaire très conservé de réparation par excision de nucléotides (NER). Nous avons précédemment démontré que la protéine ATR, une kinase majeure impliquée dans le stress réplicatif, est requise pour une NER efficace, et ce exclusivement durant la phase S. Des résultats subséquents ont suggéré que ce prérequis n’était pas lié à la réponse induite par ATR, mais plutôt d’une conséquence globale causée par la présence de stress réplicatif. En ce sens, nous mettons l’emphase qu’après irradiation UV, le complexe RPA joue un rôle crucial dans l'activation des mécanismes de NER ainsi que dans le redémarrage des fourches de réplication bloquées.

Hypothèses: En général, les mutations qui confèrent une augmentation du stress réplicatif engendrent une séquestration excessive du facteur RPA aux fourches de réplication bloquées ce qui réduit son accessibilité pour le NER.

Méthodes et résultats: Le modèle de la levure a été choisi pour vérifier cette hypothèse. Nous avons développé un essai de NER spécifique à chacune des phases du cycle cellulaire pour démontrer que les cellules déficientes en Mec1, l’homologue d’ATR, sont défectives dans la réparation par excision de nucléotides spécifiquement en phase S. De plus, plusieurs autres mutants de levure, caractérisés par un niveau de dommages spontanés élevé, ont aussi exhibé un défaut similaire. Ces mutants ont démontré une fréquence et une intensité de formation de foyers de RPA plus élevée. Finalement, une diminution partielle de RPA dans les levures a induit un défaut significatif dans le NER spécifiquement durant la phase S.

Conclusion: Nos résultats supportent la notion que la séquestration de RPA aux fourches de réplication endommagées durant la phase S prévient son utilisation pour la réparation par excision de nucléotides ce qui inhibe fortement l'efficacité de réparation. Cette étude chez la levure facilite l’élucidation du phénomène analogue chez l’humain et, ultimement, comprend des implications majeures dans la compréhension du mécanisme de développement des cancers UV-dépendants.

Introduction Replication-blocking UV-induced DNA adducts are removed by the highly-conserved nucleotide excision repair (NER) pathway. We previously demonstrated that ATR kinase, a preeminent responder to replicative stress, is required for efficient NER exclusively during S phase. Subsequent data suggested that this requirement is not a manifestation of ATR signaling per se, but rather more broadly reflects some consequence of replication stress. In this respect we emphasize that after UV treatment, heterotrimeric RPA plays essential and independent roles in both NER and restart of blocked replication forks. Hypothesis: In general, mutations which confer increased replicative stress engender excessive sequestration of RPA at blocked replications forks which in turn reduces the availability of this factor for NER. Methods and Results: The powerful yeast model was chosen to address this hypothesis. We developed a cell-cycle-specific DNA repair assay to demonstrate that cells deleted for Mec1, the yeast ATR homolog, are defective in S phase-specific NER. Moreover several other yeast mutants, i.e., ones characterized by elevated levels of spontaneous DNA damage, exhibited a similar defect. These mutants also displayed increased frequency and intensity of RPA focus formation. Finally, degron-mediated depletion of RPA in wild-type cells resulted in significant inhibition of NER uniquely during S. Conclusion: Our data support the notion that RPA sequestration at blocked replication forks in yeast undergoing high levels of replication stress abrogates NER during S phase. This work in yeast facilitates elucidation of the analogous phenomenon in humans and, ultimately, harbours implications for undestanding the mechanism of UV-associated skin cancer development.