DYPROSOME est un projet qui combine théorie biophysique et expériences de biochimie moléculaire et cryo-microscopie à haute résolution, visant à la compréhension des mécanismes de reconnaissance moléculaire par lesquels les protéines de réparation de l’ADN, et notamment les enzymes glycosylases impliqués dans le processus de réparation par excision de base (BER), identifient les premiers stades des dommages à l’ADN. Normalement, les études de réparation sont traités par des expériences sur des brins d’ADN uniques et isolés. Par contre, tous les processus de réparation cellulaire in vivo se font dans le contexte de la chromatine, la structure densement repliée que l’ADN assume dans le noyau, en s’enroulant sur des cœurs de protéines (les histones), et créant ainsi une étroite séquence de « perles sur fil ». Ces perles sont les nucléosomes, que l’on peut considérer comme les briques élémentaires de la chromatine et des chromosomes. De manière originale, le projet DYPROSOME cible ainsi l’étude des mécanismes de réparation par BER dans les nucléosomes.

Les partenaires du IAB Grenoble et LBMC Lyon, parmi les spécialistes majeures dans leurs domaines, assemblent des échantillons de nucléosomes reconstruits en laboratoire, avec des défauts insérés dans la séquence d’ADN, imitant le résultat de l’endommagement, tels que typiquement apportés à la cellule par des agents pathogènes chimiques, des processus d’oxydation et vieillissement cellulaire, ou l’interaction avec les rayonnements ionisants. Ces nucléosomes « endommagés » sont mis en solution avec les enzymes de la BER députés à la reconnaissance des défauts, pour étudier leur structure en interaction avec l’ADN endommagé. Les détails de la structure moléculaire sont révélés par la cryo-microscopie atomique.

En parallèle, les partenaires de l’IEMN et UGSF, tous les deux basés à Lille, réalisent des simulations à l’ordinateur par des méthodes de docking (amarrage) moléculaire et de dynamique moléculaire, visant à reconstruire les détails structurels et dynamiques à l’échelle atomique des interactions enzymes/ADN. Ces méthodes théoriques sont capables de décrire et suivre les mouvements et interactions moléculaires avec un degré de précision supérieure aux expériences, et représentent ainsi un ingrédient clé pour déchiffrer les données expérimentales.

L’ensemble des études expérimentales et théoriques du projet DYPROSOME cherche à répondre aux questions suivantes :

• comment les régions d’ADN endommagées localisées dans les nucléosomes sont identifiées par les glycosylases ;
• l’effet d’un degré variable de densité des nucléosomes sur l’accès des protéines de réparation à l’ADN endommagé ;
• comment la présence de superstructures composées de plusieurs nucléosomes affecte la reconnaissance par les glycosylases.

Gauche : modélisation destructures moléculaires de défauts d’oxydation ou substitution dans l’ADN entourant le nucléosome. Droite : reconstruction d’images par cryomicroscopie de nucléosome avec défauts.