LA REPARATION DE L’ADN

Types d’altération

1- Perte d’une base : site apurique ou apyrimidique

2 - Modification des bases :

- Désamination - Oxydation

- Altérations dues à la lumière : dimères de thymine

3 - Erreurs de réplication : mismatch

adénine / hypoxanthineguanine / xanthine5mCytosine / thymine

Types d’altération

1- Perte d’une base : site apurique ou apyrimidique

2 - Modification des bases :

- Désamination - Oxydation

- Altérations dues à la lumière : dimères de thymine

3 - Erreurs de réplication : mismatch

dénine / hypoxanthineguanine / xanthine5mCytosine / thymine

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

2- Excision / Réparation

-Réparation des mésappariements

-Réparation par excision de bases BER

-Réparation par excision de nucléotides NER

Types de 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

1 Réparation des mésappariements

- Mut S reconnaît le mésappariement

- Fixation de Mut L qui stabilise

- Mut H repère un site méthylé proche de la mutation

- Excision puis réparation

CHEZ E - COLI

E. coli S. cerevisiae Human Functions of eukaryotic proteins

MutS MSH1 ?  DNA repair in mitochondria

" MSH2 MSH2Single mismatch and small loop repair (with MSH6 to form MutSalpha); loop repair (with MSH3 to form MutSbeta)

 "  MSH3  MSH3  Loop repair (with MSH2 to form MutSbeta)

 "  MSH4 MSH4  Meiosis (with MLH1)

 "  MSH5 MSH5  Meiosis (with MLH1)

 "  MSH6  MSH6 Single mismatch and small loop repair (with MSH2 to form MutSalpha)

MutL MLH1 MLH1  Mismatch repair

" PMS1 PMS2  Mismatch repair (with MLH1 to form MutLalpha)

 "  MLH2 PMS1 Not involved in mismatch repair (yeast); evidence ambiguous (humans). Interacts with MLH1 to form MutLbeta.

" MLH3 MLH3 Probably involved in loop repair (with MLH1)

MutH ? ?  ?

uvrD ? ?  ?

 ? Exonuclease 1 Exonuclease 1 Mismatch repair (5' to 3' polarity)

 ?  RAD27DNase IV FEN-

1Mismatch 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

Base ExcisionRepair (BER)

Nature, 411:366-374, 2001

 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  No  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 No  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 No 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   YesT-glycol, C-glycol,

formamidopyrimidine 

HUMAN DNA GLYCOSYLASES

New England Journal of Medicine, 2003, 343 : 791-9Multiple colorectal adenomas, classic adenomatous

polyposis, and germ-line mutations in MYH. Sieber et al

- 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

- 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 G382D86% 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 lesbrins nouvellement synthétisés)

C

G OGG1

C

Go

C

G

Go

AMYH

C

Go

DNAréplication

(O)

TA

dGTP pool(O)

dG°TPMTH1

dG°MP

MUTATIONS DE MYH

- MYH : 16 exons

- 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

-36 mutations mutations germinales identifiées chez des patientsd’origine européenne

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

TFIIH

Modèle humain

Cas particulier de la réparation coupléeà la transcription TCR ( transcriptioncoupled repair): CSA et CSB orientent la RNA pol sur le brin altéré qui doit être transcrit

Cas généralGGR 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

Syndrome de Cockayne

Xeroderma pigmentosum

2- Excision Réparation

-Réparation des mésappariements

-Réparation par excision de bases BER

-Réparation par excision de nucléotides NER

3 - Réparation des double- brins

1- Réversion directe de l’altération

DNA double strandbreak repair

Nature, 411:366-374, 2001

Non homologousend joining NHEJ

Implication de p53 dans la réparation des lésions àl’ADN induites par les UV

Implication de p53 dans la réparation des lésions àl’ADN induites par les UV

UVB

Lésions de l’ADN- CPD- 6-4 PP

NER

TCR GGR

CPD = Cyclobutane Pyrimidine Dimers 6-4 PP = Pyrimidine (6-4) pyrimidone Photoproducts

TCR = transcription coupled repair GGR = Global Genomic Repair

XPC = xeroderma pigmentosum, groupe C DDB2 = DNA damaged UV Binding

p53

ATRChK1

XPC DDB2

Dépendantde p53

Chaîne transcrite :

Reconnaissance par le blocage

de la RNA polymérase II au

niveau des lésions

Indépendantde p53

6-4PP

XPC

NT

T

DdB1DDB2

CPD

XPCNT

T

(XPE)

GGR = Reconnaissance des lésions

p53 normale

Réparation de l’ADN

Arrêt du cycle cellulaire

Apoptose

Elimination des lésionsou

des cellules lésées

Conséquences du statut du gène p53sur le devenir des cellules endommagées

Conséquences du statut du gène p53sur le devenir des cellules endommagées

p53 mutée

Les dommages à l ’ADN

sont conservés

Mutations Avantage sélectif de

prolifération

Développant d’une tumeur