Functional complementation of Leishmania (Leishmania) amazonensis AP endonuclease gene (lamap) in Escherichia coli mutant strains challenged with DNA damage agents

During its life cycle Leishmania spp. face several stress conditions that can cause DNA damages. Base Excision Repair plays an important role in DNA maintenance and it is one of the most conserved mechanisms in all living organisms. DNA repair in trypanosomatids has been reported only for Old World Leishmania species. Here the AP endonuclease from Leishmania (L.) amazonensis was cloned, expressed in Escherichia coli mutants defective on the DNA repair machinery, that were submitted to different stress conditions, showing ability to survive in comparison to the triple null mutant parental strain BW535. Phylogenetic and multiple sequence analyses also confirmed that LAMAP belongs to the AP endonuclease class of proteins.

Análise da expressão de APE1 após estresse oxidativo induzido em células proficientes e deficientes na via de reparo por excisão de nucleotídeos.

Riboflavin is a vitamin very important in aerobic organisms, as a precursor of many coenzymes involved in the electron transporter chain. However, after photosensitization of riboflavin with UV or visible light, it generates reactive oxygen species (ROS), which can oxidize the DNA. The repair of oxidative lesions on DNA occurs through the base excision repair pathway (BER), where APE1 endonuclease plays a central role. On the other hand, the nucleotide excision repair pathway (NER) repairs helix-distorting lesions. Recently, it was described the participation of NERproteins in the repair of oxidative damage and in stimulation of repair function fromAPE1. The aim of this research was to evaluate the cytotoxic effects of photosensitized riboflavin (RF*) in cells proficient and deficient in NER, correlating with APE1 expression. For this propose, the cells were treated with RF* and it was performed the cell viability assay, extraction of whole proteins, cells fractionation, immunoblotting, indirect immunofluorescence and analysis of polymorphisms of BER gens. The results evidenced that cells deficient in XPA and CSB proteins were more sensitive to RF*. However, XPC-deficient cells presented similar resistance to MRC5- SV cells, which is proficient in NER. These results indicate that XPA and CSB proteins have an important role on repair of oxidative lesions induced by RF*. Additionally, it was evidenced that single nucleotide polymorphisms (SNPs) in BER enzymes may influence in sensitivity of NER-deficient cell lines. Concerning the APE1 expression, the results showed that expression of this protein after treatment with RF* only changed in XPC-deficient cells. Though, it was observed that APE1 is recruited and is bound to chromatin in MRC5-SV and XPA cells after treatment with RF*. The results also showed the induction of DNA damage after treatment with RF*, through the analysis of-H2AX, since the treatment promoted an increase of endogenous levels of this phosphorylated protein, which acts signaling double strand-break on DNA. On the other hand, in XPC-deficient cells, regardless of resistance of RF*, the endogenous levels of APE1 are extremely reduced when compared with other cell lines and APE1 is not bound to chromatin after treatment with RF*. These results conclude that RF* was able to induce cell death in NERdeficient cells, where XPA and CSB cells were more sensitive when compared with MRC5-SV and XPC-deficient cells. This last result is potentially very interesting, since XPC-deficient cell line presents low levels of APE1. Additionally, the results evidenced that APE1 protein can be involved in the repair of oxidative damage induced by RF*, because APE1 is recruited and bound strongly to chromatin after treatment.

Régulation dépendante du cycle cellulaire de la réparation par excision de nucléotides

La réparation par excision de nucléotides (NER) est une voie critique chez l'homme pour enlever des lésions qui déforment l’hélice d'ADN et qui bloquent à la fois la réplication et la transcription. Parmi ces lésions, il y a les dimères cyclobutyliques de pyrimidines (CPDs) et les adduits pyrimidine (6-4) pyrimidone (6-4PPs) induient par les rayons ultraviolets. L'importance physiologique de la NER est mise en évidence par l’existence de la maladie Xeroderma pigmentosum (XP), causée par des mutations affectant des gènes impliqués dans cette voie de réparation. Les personnes atteintes sont caractérisées par une photosensibilité extrême et une forte prédisposition à développer des tumeurs cutanées (plus de 1000 fois). Les patients atteints du type variant de la maladie Xeroderma pigmentosum (XPV), apparemment compétents en réparation, portent plutôt des mutations dans le gène codant pour l'ADN polymérase η (polη). Polη est une ADN polymérase translésionnelle capable de contourner avec une grande fidélité certaines lésions telles que les CPDs, qui autrement bloquent les polymérases réplicatives. Ainsi, la polη prévient la formation de mutations et permet la reprise de la synthèse d'ADN. L'objectif principal de cette thèse est d'évaluer le rôle potentiel de voies de signalisation majeures dans la régulation de la NER, dont celles régulées par la kinase ATR (Ataxia Télangiectasia and Rad3-related kinase). Suite à l'irradiation UV, ATR est rapidement activée et phosphoryle des centaines de protéines qui régulent les points de contrôle du cycle cellulaire et joue un rôle notoire dans le maintient de la stabilité génomique. Nous avons postulé qu’ATR puisse réguler la NER de manière dépendante du cycle cellulaire. Cependant, tester cette hypothèse représente un grand défi car, pour des raisons techniques, les méthodes conventionnelles n’ont pas à ce jour été adaptées pour l'évaluation de la cinétique de réparation au cours des différentes phases du cycle cellulaire. Nous avons donc développé une méthode novatrice basée sur la cytométrie en flux permettant de quantifier avec grande précision la cinétique de réparation des 6-4PPs et CPDs dans chacune des phases G0/G1, S et G2/M. Avec cette nouvelle méthode, nous avons pu démontrer que l'inhibition d'ATR ou polη résulte en une très forte inhibition de la NER exclusivement durant la phase S du cycle cellulaire. Ces études ont révélé, pour la première fois, une fonction critique pour ces protéines dans le retrait des lésions qui bloquent la réplication. En outre, nous avons démontré que la synthèse d'ADN est indispensable pour l’inhibition de la réparation en phase-S, reflétant un lien potentiel entre la NER et la réplication. Curieusement, nous avons également montré que parmi six lignées cellulaires tumorales choisies aléatoirement, trois présentent une abrogation totale de la NER uniquement pendant la phase S, ce qui indique que de nombreux cancers humains pourraient être caractérisés par un tel défaut. Nos observations pourraient avoir d'importantes implications pour le traitement du cancer. En effet, le statut de la NER semble constituer un déterminant majeur dans la réponse clinique aux médicaments chimiothérapeutiques tels que le cisplatine, qui inhibent la croissance des cellules cancéreuses via l'induction de lésions à l’ADN.

Réparation par excision de nucléotides spécifique au cycle cellulaire : implications pour la résistance à la chimiothérapie dans le cancer de l'ovaire humain

Le cancer de l’ovaire est un cancer ayant un taux de décès particulièrement élevé. Les patientes répondent habituellement bien aux traitements chimiothérapeutiques mais la majorité connaîtront une rechute. Plusieurs mécanismes ont été identifiés comme partiellement responsables du développement de la résistance clinique à la chimiothérapie, dont la réparation plus efficace de l’ADN par la réparation par excision de nucléotides (NER). L'un des agents communément utilisés pour traiter ce cancer est le cisplatine, qui induit des dommages à l'ADN réparés par le NER. Une étude précédente de notre laboratoire a démontré qu'une déficience uniquement en phase S de la réparation par le NER peut se produire. Cette déficience est aussi dépendante de la kinase ATR. Nous avons choisi de déterminer si cette déficience est présente dans certains cas de cancer de l’ovaire et si cette déficience joue un rôle sur la résistance à la chimiothérapie. Nos objectifs sont donc : (i) vérifier la présence de cette déficience dans diverses lignées isolées du cancer de l’ovaire ; (ii) vérifier si le traitement chimiothérapeutique par des agents à base de platine peut favoriser la survie de cellules ayant une meilleure capacité de réparation par le NER; (iii) mesurer la sensibilité de ces lignées au cisplatine et vérifier si ceci corrèle avec leur capacité de réparation par le NER en phase S; (iv) déterminer si cette déficience est causée par la kinase ATR dans ces lignées. Nous avons déterminé qu’une déficience importante de la réparation par le GG-NER en phase S est présente dans de nombreuses lignées. De plus, des lignées isolées d’une même patiente pré-chimiothérapie et post-chimiothérapie montrent une augmentation significative de leur capacité de réparation par le GG-NER en phase S, suggérant un rôle de ce processus dans la résistance à la chimiothérapie. Nous avons aussi démontré qu’il y a une corrélation entre la capacité de réparation en phase S par le GG-NER et la sensibilité des lignées au cisplatine. Toutefois, nos résultats suggèrent que cette déficience n’est pas causée par ATR dans ces lignées puisque la phosphorylation de H2AX en réponse aux UV est similaire dans toutes les lignées. En plus d’un important apport fondamental, cette étude permettra d’étudier un potentiel mécanisme de résistance aux traitements chimiothérapeutiques dans le cancer de l’ovaire humain.

Réparation par excision de nucléotides des dommages induits par rayons ultraviolets dans les mélanomes humains

Les mélanomes malins (MM) constituent le deuxième type de cancer le plus fréquent chez les jeunes adultes canadiens (entre 20 et 44 ans) ainsi qu’un des rares cancers dont l’incidence augmente annuellement. À moins que les MM ne soient excisés à temps par chirurgie, les chances de survie des patients sont pratiquement nulles puisque ce type de tumeur est très réfractaire aux traitements conventionnels. Il est bien connu que l’exposition aux rayons ultraviolets (UV), induisant des photoproduits génotoxiques, est une déterminante majeure dans l’acquisition de MM. À cet effet, la réparation par excision de nucléotides (NER) est la ligne de défense principale contre le développement des mélanomes puisqu’elle est la voie de réparation prépondérante en ce qui a trait aux dits photoproduits. Malgré cela, la contribution potentielle de défauts de la NER au développement des MM dans la population normale n’est toujours pas bien établie. Notre laboratoire a précédemment développé une méthode basée sur la cytométrie de flux qui permet de mesurer la NER en fonction du cycle cellulaire. Cette méthode a déjà mise en évidence qu’une déficience de l’activité de la protéine ATR peut mener à une déficience de la NER exclusive à la phase S dans des fibroblastes humains. Pareillement, nous avons démontré que plusieurs lignées cellulaires cancéreuses modèles comportent une déficience en NER en phase S, suggérant qu’une telle déficience puisse caractériser certains types de cancers. Nous avons voulu savoir si une déficience en NER en phase S pouvait être associée à une proportion significative de mélanomes et si le tout pouvait être attribuable à une diminution de l’activité d’ATR. Nos objectifs ont donc été de : (i) mesurer l’efficacité de la NER en fonction du cycle cellulaire dans les MM en comparaison avec les mélanocytes primaires, (ii) vérifier si le niveau d’activité d’ATR corrèle avec l’efficacité de la NER en phase S dans les lignées de MM et (iii) voir si un gène fréquemment muté dans les mélanomes (tels PTEN et BRAF) pouvait coopérer avec ATR pour réguler la NER en phase S dans les mélanomes. Nous avons démontré que 13 lignées de MM sur 16 ont une capacité grandement diminuée à réparer les photoproduits induits par UV spécifiquement en phase S. De plus, cette déficience corrèle fortement avec une réduction de l’activation d’ATR et, dans plusieurs lignées de MM, avec une phosphorylation d’Akt plus importante. L’utilisation d’ARN interférent ou d’un inhibiteur du suppresseur de tumeurs PTEN, a permis, en plus d’augmenter la phosphorylation d’Akt, de réduire la réparation des photoproduits et l’activation d’ATR dans les cellules en phase S. En addition, (i) l’expression ectopique de la protéine PTEN sauvage dans des lignées déficientes en PTEN (mais pas d’une protéine PTEN sans activité phosphatase) ou (ii) l’inhibition pharmacologique d’Akt a permis d’augmenter la réparation en phase S ainsi que l’activation d’ATR. En somme, cette étude démontre qu’une signalisation d’ATR dépendante de PTEN/Akt amenant à une réparation déficiente des photoproduits génomiques causés par les UV en phase S peut être déterminante dans le développement des mélanomes induits par UV.

Etude du rôle de la réponse UV sur le contrôle de la réparation par excision de nucléotides (NER) des dommages à l’ADN : rôle des voies MAPK et de l’ADN polymérase eta

La réponse cellulaire aux ultra-violets (UV), ou réponse UV, est une réponse complexe et spécialisée dans l’adaptation et la tolérance des dommages aux UV. Celle-ci est initiée par un grand nombre d’évènements moléculaires et de signalisation nucléaire mais aussi au niveau de la membrane plasmique ou du cytoplasme. L’importance et l’influence exactes de ces évènements sur la réparation par excision de nucléotides (NER) des dommages UV à l’ADN sont encore mal comprises et doivent encore être méthodiquement démontrées. Dans cette thèse, grâce à l’utilisation d’une méthode sensible d’analyse de la réparation NER basée sur la cytométrie en flux, il est montré, dans un premier temps, que l’activité des voies MAPK (Mitogen-Activated Protein Kinases), qui sont des voies de signalisation de stress UV d’origine cytoplsamique, ne participent pas à l’efficacité de réparation NER des dommages UV dans les cellules humaines. En effet, l’abrogation de la signalisation MAPK, par inhibition pharmacologique, par utilisation de mutants dominant-négatifs ou par inhibition de leur expression endogène, ne révèlent aucun changement de la cinétique de réparation des dommages UV par excision de nucléotides. Cependant, l’utilisation de cette même méthode de réparation, mais cette fois, appliquée pour l’étude de réparation NER en fonction du cycle cellulaire, a permis de mettre en évidence la nécessité fonctionnelle de l’ADN polymérase translésionnelle eta (Pol η) dans la réparation NER des dommages UV, uniquement en phase S. Cette observation fut initialement caractérisée dans les cellules de patients affectés du syndrome variant de xérodermie pigmentaire (XP-V) puis, confirmée ensuite par l’inhibition de l’expression de Pol η endogène ou par la complémentation avec des mutants non-fonctionnels dans les cellules XP-V. Ces résultats indiquent que, contrairement à la réponse UV MAPK cytoplasmique, les évènements nucléaires comme la synthèse translésionnelle, peuvent influencer l’efficacité de réparation NER en phase S. Plus particulièrement, ces données établissent un lien possible entre la réparation NER en phase S et les niveaux de stress réplicatifs, révélé ici par la déficience fonctionnelle Pol η ou ATR. Les observations, présentées dans cette thèse, renforcent un rôle du point de contrôle S aux UV sur l’efficacité de la réparation NER et suggèrent que l’inhibition NER, observée en phase S dans les cellules XP-V, est modulée par le stress réplicatif. Un tel moyen de contrôle pourrait avoir une action plutôt protectrice pendant cette phase critique du cycle cellulaire. Mots clés: UV, translésionnelle, eta, MAPK, NER, CPD, cytométrie, phase-S, tolérance.

Assembly, subunit composition, and footprint of human DNA repair excision nuclease

The assembly and composition of human excision nuclease were investigated by electrophoretic mobility shift assay and DNase I footprinting. Individual repair factors or any combination of up to four repair factors failed to form DNA–protein complexes of high specificity and stability. A stable complex of high specificity can be detected only when XPA/RPA, transcription factor IIH, XPC⋅HHR23B, and XPG and ATP are present in the reaction mixture. The XPF⋅ERCC1 heterodimer changes the electrophoretic mobility of the DNA–protein complex formed with the other five repair factors, but it does not confer additional specificity. By using proteins with peptide tags or antibodies to the repair factors in electrophoretic mobility shift assays, it was found that XPA, replication protein A, transcription factor IIH, XPG, and XPF⋅excision repair cross-complementing 1 but not XPC⋅HHR23B were present in the penultimate and ultimate dual incision complexes. Thus, it appears that XPC⋅HHR23B is a molecular matchmaker that participates in the assembly of the excision nuclease but is not present in the ultimate dual incision complex. The excision nuclease makes an assymmetric DNase I footprint of ≈30 bp around the damage and increases the DNase I sensitivity of the DNA on both sides of the footprint.

Altered spectra of hypermutation in antibodies from mice deficient for the DNA mismatch repair protein PMS2

Mutations are introduced into rearranged Ig variable genes at a frequency of 10−2 mutations per base pair by an unknown mechanism. Assuming that DNA repair pathways generate or remove mutations, the frequency and pattern of mutation will be different in variable genes from mice defective in repair. Therefore, hypermutation was studied in mice deficient for either the DNA nucleotide excision repair gene Xpa or the mismatch repair gene Pms2. High levels of mutation were found in variable genes from XPA-deficient and PMS2-deficient mice, indicating that neither nucleotide excision repair nor mismatch repair pathways generate hypermutation. However, variable genes from PMS2-deficient mice had significantly more adjacent base substitutions than genes from wild-type or XPA-deficient mice. By using a biochemical assay, we confirmed that tandem mispairs were repaired by wild-type cells but not by Pms2−/− human or murine cells. The data indicate that tandem substitutions are produced by the hypermutation mechanism and then processed by a PMS2-dependent pathway.

A type IB topoisomerase with DNA repair activities

Previously we have characterized type IB DNA topoisomerase V (topo V) in the hyperthermophile Methanopyrus kandleri. The enzyme has a powerful topoisomerase activity and is abundant in M. kandleri. Here we report two characterizations of topo V. First, we found that its N-terminal domain has sequence homology with both eukaryotic type IB topoisomerases and the integrase family of tyrosine recombinases. The C-terminal part of the sequence includes 12 repeats, each repeat consisting of two similar but distinct helix-hairpin-helix motifs; the same arrangement is seen in recombination protein RuvA and mammalian DNA polymerase β. Second, on the basis of sequence homology between topo V and polymerase β, we predict and demonstrate that topo V possesses apurinic/apyrimidinic (AP) site-processing activities that are important in base excision DNA repair: (i) it incises the phosphodiester backbone at the AP site, and (ii) at the AP endonuclease cleaved AP site, it removes the 5′ 2-deoxyribose 5-phosphate moiety so that a single-nucleotide gap with a 3′-hydroxyl and 5′-phosphate can be filled by a DNA polymerase. Topo V is thus the prototype for a new subfamily of type IB topoisomerases and is the first example of a topoisomerase with associated DNA repair activities.

Multiple human single-stranded DNA binding proteins function in genome maintenance : structural, biochemical and functional analysis

DNA exists predominantly in a duplex form that is preserved via specific base pairing. This base pairing affords a considerable degree of protection against chemical or physical damage and preserves coding potential. However, there are many situations, e.g. during DNA damage and programmed cellular processes such as DNA replication and transcription, in which the DNA duplex is separated into two singlestranded DNA (ssDNA) strands. This ssDNA is vulnerable to attack by nucleases, binding by inappropriate proteins and chemical attack. It is very important to control the generation of ssDNA and protect it when it forms, and for this reason all cellular organisms and many viruses encode a ssDNA binding protein (SSB). All known SSBs use an oligosaccharide/oligonucleotide binding (OB)-fold domain for DNA binding. SSBs have multiple roles in binding and sequestering ssDNA, detecting DNA damage, stimulating strand-exchange proteins and helicases, and mediation of protein–protein interactions. Recently two additional human SSBs have been identified that are more closely related to bacterial and archaeal SSBs. Prior to this it was believed that replication protein A, RPA, was the only human equivalent of bacterial SSB. RPA is thought to be required for most aspects of DNA metabolism including DNA replication, recombination and repair. This review will discuss in further detail the biological pathways in which human SSBs function.

Genome stability pathways in head and neck cancers

Genomic instability underlies the transformation of host cells toward malignancy, promotes development of invasion and metastasis and shapes the response of established cancer to treatment. In this review, we discuss recent advances in our understanding of genomic stability in squamous cell carcinoma of the head and neck (HNSCC), with an emphasis on DNA repair pathways. HNSCC is characterized by distinct profiles in genome stability between similarly staged cancers that are reflected in risk, treatment response and outcomes. Defective DNA repair generates chromosomal derangement that can cause subsequent alterations in gene expression, and is a hallmark of progression toward carcinoma. Variable functionality of an increasing spectrum of repair gene polymorphisms is associated with increased cancer risk, while aetiological factors such as human papillomavirus, tobacco and alcohol induce significantly different behaviour in induced malignancy, underpinned by differences in genomic stability. Targeted inhibition of signalling receptors has proven to be a clinically-validated therapy, and protein expression of other DNA repair and signalling molecules associated with cancer behaviour could potentially provide a more refined clinical model for prognosis and treatment prediction. Development and expansion of current genomic stability models is furthering our understanding of HNSCC pathophysiology and uncovering new, promising treatment strategies. © 2013 Glenn Jenkins et al.

DNA-mediated charge transport signaling within the cell

DNA possesses the curious ability to conduct charge longitudinally through the π-stacked base pairs that reside within the interior of the double helix. The rate of charge transport (CT) through DNA has a shallow distance dependence. DNA CT can occur over at least 34 nm, a very long molecular distance. Lastly, DNA CT is exquisitely sensitive to disruptions, such as DNA damage, that affect the dynamics of base-pair stacking. Many DNA repair and DNA-processing enzymes are being found to contain 4Fe-4S clusters. These co-factors have been found in glycosylases, helicases, helicase-nucleases, and even enzymes such as DNA polymerase, RNA polymerase, and primase across the phylogeny. The role of these clusters in these enzymes has remained elusive. Generally, iron-sulfur clusters serve redox roles in nature since, formally, the cluster can exist in multiple oxidation states that can be accessed within a biological context. Taken together, these facts were used as a foundation for the hypothesis that DNA-binding proteins with 4Fe-4S clusters utilize DNA-mediated CT as a means to signal one another to scan the genome as a first step in locating the subtle damage that occurs within a sea of undamaged bases within cells.

Herein we describe a role for 4Fe-4S clusters in DNA-mediated charge transport signaling among EndoIII, MutY, and DinG, which are from distinct repair pathways in E. coli. The DinG helicase is an ATP-dependent helicase that contains a 4Fe-4S cluster. To study the DNA-bound redox properties of DinG, DNA-modified electrochemistry was used to show that the 4Fe-4S cluster of DNA-bound DinG is redox-active at cellular potentials, and shares the 80 mV vs. NHE redox potential of EndoIII and MutY. ATP hydrolysis by DinG increases the DNA-mediated redox signal observed electrochemically, likely reflecting better coupling of the 4Fe-4S cluster to DNA while DinG unwinds DNA, which could have interesting biological implications. Atomic force microscopy experiments demonstrate that DinG and EndoIII cooperate at long range using DNA charge transport to redistribute to regions of DNA damage. Genetics experiments, moreover, reveal that this DNA-mediated signaling among proteins also occurs within the cell and, remarkably, is required for cellular viability under conditions of stress. Knocking out DinG in CC104 cells leads to a decrease in MutY activity that is rescued by EndoIII D138A, but not EndoIII Y82A. DinG, thus, appears to help MutY find its substrate using DNA-mediated CT, but do MutY or EndoIII aid DinG in a similar way? The InvA strain of bacteria was used to observe DinG activity, since DinG activity is required within InvA to maintain normal growth. Silencing the gene encoding EndoIII in InvA results in a significant growth defect that is rescued by the overexpression of RNAseH, a protein that dismantles the substrate of DinG, R-loops. This establishes signaling between DinG and EndoIII. Furthermore, rescue of this growth defect by the expression of EndoIII D138A, the catalytically inactive but CT-proficient mutant of EndoIII, is also observed, but expression of EndoIII Y82A, which is CT-deficient but enzymatically active, does not rescue growth. These results provide strong evidence that DinG and EndoIII utilize DNA-mediated signaling to process DNA damage. This work thus expands the scope of DNA-mediated signaling within the cell, as it indicates that DNA-mediated signaling facilitates the activities of DNA repair enzymes across the genome, even for proteins from distinct repair pathways.

In separate work presented here, it is shown that the UvrC protein from E. coli contains a hitherto undiscovered 4Fe-4S cluster. A broad shoulder at 410 nm, characteristic of 4Fe-4S clusters, is observed in the UV-visible absorbance spectrum of UvrC. Electron paramagnetic resonance spectroscopy of UvrC incubated with sodium dithionite, reveals a spectrum with the signature features of a reduced, [4Fe-4S]+1, cluster. DNA-modified electrodes were used to show that UvrC has the same DNA-bound redox potential, of ~80 mV vs. NHE, as EndoIII, DinG, and MutY. Again, this means that these proteins are capable of performing inter-protein electron transfer reactions. Does UvrC use DNA-mediated signaling to facilitate the repair of its substrates?

UvrC is part of the nucleotide excision repair (NER) pathway in E. coli and is the protein within the pathway that performs the chemistry required to repair bulky DNA lesions, such as cyclopyrimidine dimers, that form as a product of UV irradiation. We tested if UvrC utilizes DNA-mediated signaling to facilitate the efficient repair of UV-induced DNA damage products by helping UvrC locate DNA damage. The UV sensitivity of E. coli cells lacking DinG, a putative signaling partner of UvrC, was examined. Knocking out DinG in E. coli leads to a sensitivity of the cells to UV irradiation. A 5-10 fold reduction in the amount of cells that survive after irradiation with 90 J/m2 of UV light is observed. This is consistent with the hypothesis that UvrC and DinG are signaling partners, but is this signaling due to DNA-mediated CT? Complementing the knockout cells with EndoIII D138A, which can also serve as a DNA CT signaling partner, rescues cells lacking DinG from UV irradiation, while complementing the cells with EndoIII Y82A shows no rescue of viability. These results indicate that there is cross-talk between the NER pathway and DinG via DNA-mediated signaling. Perhaps more importantly, this work also establishes that DinG, EndoIII, MutY, and UvrC comprise a signaling network that seems to be unified by the ability of these proteins to perform long range DNA-mediated CT signaling via their 4Fe-4S clusters.

Rôles de K-RAS et de ERCC1 dans le traitement des carcinomes épidermoïdes avancés de la tête et du cou traités par chimioradiothérapie concomitante

Introduction: Les mutations du gène RAS sont présentes dans plusieurs types de cancers et ont une influence sur la réponse à la chimiothérapie. Excision repair cross- complementation group 1 (ERCC1) est un gène impliqué dans la réparation de l’acide désoxyribonucléique (ADN), et son polymorphisme au codon 118 est également associé à la réponse au traitement. Le peu d’études pronostiques portant sur ces deux gènes dans les cancers oto-rhino-laryngologiques (ORL) ne permet de tirer des conclusions claires. Objectifs: Déterminer l’influence des mutations de K-RAS codons 12 et 13 et du polymorphisme de ERCC1 codon 118 dans le traitement des cancers épidermoïdes avancés tête et cou traités par chimioradiothérapie concomitante à base de sels de platine. Méthode: Extraction de l’ADN provenant de spécimens de biopsie de patients traités par chimioradiothérapie concomitante pour des cancers avancés tête et cou, et ayant un suivi prospectif d’au moins deux ans. Identification des mutations de K-RAS codons 12 et 13 et du polymorphisme de ERCC1 au codon 118 dans les spécimens et corrélation de ces marqueurs avec la réponse au traitement. Résultats: Les mutations de K-RAS codon 12 sont associées à un moins bon contrôle loco-régional par rapport aux tumeurs ne démontrant pas la mutation (32% vs 83% p=0.03), sans affecter pour autant la survie globale. Aucune mutation de K-RAS codon 13 n’a été identifiée. Les différents polymorphismes de ERCC1 n’ont pas eu d’impact sur la réponse au traitement. Conclusion: Les mutations de K-RAS codons 12 et 13 et le polymorphisme de ERCC1 au codon 118 ne semblent pas mettre en évidence les patients qui bénéficieraient d’une autre modalité thérapeutique.

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

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.

Resistance to ultraviolet-induced apoptosis in DNA repair deficient growth arrested human fibroblasts is not related to recovery from RNA transcription blockage

The impact of ultraviolet (UV-C) photoproducts on apoptosis induction was investigated in growth arrested (confluent) and proliferating human primary fibroblasts. Confluent fibroblasts were more resistant to UV-C-induced apoptosis than proliferating cells, and this was observed for normal human cells and for cells from patients with Cockayne and trichothiodystrophy syndromes, deficient in transcription coupled repair. This resistance was sustained for at least seven days and was not due to DNA repair efficiency, as the removal of CPDs in the genome was similar under both growth conditions. There was no correlation between reduced apoptosis and RNA synthesis recovery. Following UV-C treatment, proliferating and confluent fibroblasts showed a similar level of RNA synthesis inhibition and recovery from transcription blockage. These results support the hypothesis that the decrease of DNA replication, in growth arrested cells, protects cell from UV-C-induced apoptosis, even in the presence of DNA lesions. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.