Academic literature on the topic 'Complexes ADN-protéines'

La microscopie a force atomique (afm) ouvre de nouvelles perspectives dans l'etude des interactions adn-proteines. Mon travail a consiste a developper de nouvelles methodologies pour controler l'adsorption de l'adn sur les surfaces et permettre l'etude en liquide de la dynamique des complexes. Nous avons caracterise les interactions entre l'adn et la surface de mica. Nous proposons un modele simple pour decrire les interactions electrostatiques en solution entre l'adn et le mica, en considerant le role des cations monovalents et divalents. La bonne correlation avec les donnees experimentales permet de valider un referentiel de conditions et une methode d'adsorption reversible de l'adn sur mica pretraite nickel. Nous avons parallelement developpe un systeme de plots pour ancrer l'adn par ses extremites. Le controle de ces methodologies permet de caracteriser l'accessibilite en fonction des etats d'adsorption. Nous abordons cette problematique en caracterisant l'activite de la bleomycine sur l'adn. Cette approche sur un systeme modele permet de caracteriser l'influence de la surface en termes d'accessibilite et d'activite. La derniere partie de ce travail considere la caracterisation des interactions de la proteine ku avec l'adn dans le cadre de l'etude de la reparation des cassures double brin. Notre approche qui combine les apports de la microscopie electronique a transmission et de l'afm met en evidence une polymerisation cooperative de ku sur l'adn double brin et un mode de fixation tres different sur l'adn simple brin. Ce travail montre l'interet de l'imagerie moleculaire pour caracteriser les mecanismes de recherche des sites cibles par les proteines
Atomic force microscopy (afm) opens new perspectives in the study of dna-protein interactions. My work consisted of developing new methodologies for controlling dna adsorption on surfaces and enabling the study of the dynamics of the complexes in liquid. We have characterized the interactions between dna and the mica surface. We propose a simple model to describe the electrostatic interactions in solution between dna and mica, considering the role of monovalent and divalent cations. The good correlation with experimental data allows validating referential adsorption conditions and a reversible adsorption method for dna on nickel-pretreated mica. In parallel we have developed a system of tethers to anchor dna by its extremities. The control of these methodologies allows characterizing accessibility in function of the adsorption states. We broach this issue by characterizing bleomycin activity on dna. This approach on a model system allows characterizing the surface influence in terms of accessibility and activity. The last part of this work considers the characterization of the interactions of the ku protein with dna, in the frame of the study of dna double-strand break repair. Our approach which combines the contributions of transmission electron microscopy and of afm shows a cooperative polymerization of ku along dna and a very different binding mode on single-stranded dna. This work shows the interest of molecular imaging for the characterization of target site research mechanisms by proteins

La ségrégation des chromosomes et des plasmides à bas nombre de copies chez les bactéries est basée sur un mécanisme actif de positionnement. Il repose sur des systèmes de partition qui assurent la répartition intracellulaire des réplicons afin qu'ils soient transmis de façon fidèle à la descendance. Ils font intervenir trois partenaires encodés par la molécule à ségréger. Une protéine de liaison à l'ADN (ParB) s'assemble en un complexe de partition autour d'une séquence centromérique (parS). Une protéine NTPase, interagissant avec le complexe de partition, est responsable de l'activité de ségrégation et du positionnement du complexe de partition et ainsi du plasmide. Mon projet de thèse vise d'abord à approfondir le mécanisme d'assemblage du complexe de partition du système majoritaire de type I des plasmides F et pESBL et ensuite, à déchiffrer le mécanisme global de partition du système atypique de R388 récemment découvert, n'utilisant pas de NTPase codée par le plasmide pour assurer son positionnement. Ainsi, mon projet s'articule en trois parties. (i) Comprendre par une approche mutationnelle le mécanisme d'initiation de l'auto assemblage de l'ensemble des ParB du plasmide F en un complexe de haut poids moléculaire dynamique, autour de parS. (ii) Identifier les partenaires du système de partition du plasmide pESBL, caractériser in vitro l'interaction de ParB avec parS et déterminer par une étude in silico, le groupe auquel il appartient. (iii) Identifier le rôle des différents domaines de la protéine de liaison à l'ADN StbA du plasmide R388 dans ses activités et caractériser les modalités d'interaction de StbA avec son site spécifique sur le plasmide, par des approches de séquençage à haut débit et de biochimie, pour comprendre l'architecture du complexe de partition. Cette étude a permis d'approfondir nos connaissances sur la biologie des plasmides portant un système de partition de type I et a mis en lumière les spécificités d'interactions ADN/protéines d'un système atypique, ouvrant la voie à la compréhension de son mécanisme de stabilisation
Bacterial chromosomes and low copy number plasmids segregation is based on an active positioning mechanism. It consists in the partition systems that ensures the proper intracellular positioning of replicons to be faithfully transmitted to the daughter cells. The partition systems involves three cis-encoded partners. A DNA binding protein (ParB), is assembled in partition complexes at centromeric sequences (parS). An NTPase, which interacts with the partition complex, drives the segregation process and allows the complexes, and thus the plasmids, to be properly positioned inside the cell. My Ph.D project focused first on the better understanding of the partition complex assembly of the widespread type I system of the F plasmid and pESBL. Then, to decipher the global mechanism of the partition process of the recently discovered atypical system on R388, which does not involve any plasmid encoded NTPase to ensure its intracellular positioning. Thus, my project is divided in three parts, aiming to (i) understand by an mutational approach, the initiation mechanism for the self-assembly of the majority of F plasmid ParB in a dynamic high molecular weight complex around parS, (ii) identify the pESBL partition system partners, in vitro characterize the ParB/parS interaction profile and in silico determine the group to which it belongs, (iii) identify the roles of the different domains of the R388 DNA binding protein StbA in its activities and characterize the StbA interaction modalities on its centromere by high throughput sequencing and biochemical approaches, to understand the partition complex architecture. This study allows us to improve our knowledge on the Type I partition system and to shed light on the DNA/protein interaction specificities of an atypical system, carried by broad-host-range plasmids, opening the way to a better understanding of DNA segregation mechanism

Les travaux décris dans cette thèse concernent l’étude de la réactivité de complexes ruthéniés, Ru(bpz)32+, Ru(bipy)32+ et Ru(phen)32+ avec l’ADN et une protéine, la Cu/Zn Superoxyde Dismutase. Les transfert d’électrons et la formation d’oxygène singulet sont deux voies empruntées par ces complexes afin d’induire des dommages oxydatifs sur l’ADN et sur la protéine. Des études de photocoupures sur ADN plasmidique et des techniques d’analyses comme la RPE, la photolyse éclair, la spectroscopie UV-Vis et de fluorescence ont permis d’établir différents mécanismes d’action des complexes en milieu biologique. De plus, à partir des similitudes existant entre la SOD et les plaques séniles de β-amyloïde, nous avons mis en évidence l’intérêt des complexes de ruthénium pour le traitement et le diagnostic de la maladie d’Alzheimer
Polyazaaromatic ruthenium(II) complexes are photoreactive probes used in the area of DNA photosensitization. The work described here focus on the study of the reactivity of 3 complexes, Ru(bpz)32+, Ru(bipy)32+ and Ru(phen)32+ with DNA and a protein : Cu/Zn Superoxyde dismutase. Electron transfer processes and singlet oxygen production are 2 ways used by these complexes to induce DNA and protein oxidation. DNA plasmid cleavage, EPR, flash photolysis, UV and fluorescent spectroscopy were used to understand and establish the mechanisms involved in the reactions of ruthenium complexes in biological medium. Furthermore, the similitude between SOD and β-amyloid senile plaques allowed us to exhibit the interest of polyazaaromatic ruthenium complexes for the treatment and the diagnosis of Alzheimer’s disease

La destruction radio-induite des complexes ADN-protéine peut avoir des conséquences graves pour des systèmes impliqués dans des fonctions cellulaires importantes. Le premier système qui a été étudié est un système de régulation de l'expression génique chez Escherichia coli, celui de l'opéron lactose. Le complexe répresseur-opérateur est détruit après l'irradiation du complexe ou de la protéine seule. L'endommagement du domaine de fixation du répresseur à l'ADN (appelé headpiece) a été démontré et étudié tant du point de vue de l'intégrité de la chaîne peptidique que de la conformation et des modifications de certains acides aminés. Dans un deuxième temps, des dysfonctionnements de l'induction in vitro d'un complexe répresseur irradié-opérateur non irradié ont été mises en évidence. Ces perturbations, dues à une diminution du nombre de sites de fixation sur le répresseur, sont corrélées à l'endommagement de résidus tryptophane. D'autre part, l'inducteur protège le répresseur lorsque ces deux partenaires sont irradiés ensemble, d'une part par capture (pouvoir scavenger) des radicaux en solution et d'autre part par le masquage de son site de fixation sur la protéine. Le deuxième système étudié est formé par Fpg (ou Formamidopyrimidine glycosylase), protéine de réparation de l'ADN, et par de l'ADN porteur d'une lésion oxidative. Les résultats obtenus montrent que l'irradiation de la protéine perturbe la réparation à la fois en diminuant son efficacité de reconnaissance et de fixation des lésions, et en modifiant son activité enzymatique.

Les peptides constituent un moyen simplifié d’étudier le fonctionnement des protéines et des moyens thérapeutiques potentiellement très intéressants. Ce travail a permis l’investigation de deux peptides, le peptide synthétique LAH4 et le domaine T de la protéine diphtérique en interaction avec d’autres macromolécules. Le peptide LAH4 conçu et synthétisé par notre laboratoire, présente les propriétés générales des peptides amphipathiques et se lie également fortement à l’ADN permetant son transfert dans les cellules en tant que vecteur de transfection. Dans le but de mieux comprendre l’activité du peptide LAH4 pendant la transfection, j’ai examiné ses propriétés biophysiques par ITC (isothermal titration calorimetry), CD (Circular Dichroism) et RMN du solide. Les resultats montrent que la structure en hélice- du peptide est maintenue après complexation de l’ADN. A pH neutre des liaisons électrostatiques lient les molécules de façon non spécifique et un ratio très élevé de LAH4 est requis pour la saturation et la condensation de l’ADN. A plus faible pH des interactions électrostatiques et des contributions hydrophobes stabilisent le complexe peptide/ADN, et le ratio de saturation est réduit de presque moitié. Les données concordent à l’élaboration d’un model d’action du peptide LAH4 pendant les premières étapes de la transfection. En parallèle, nous avons developé une strategie d’expression du LAH4 chez E. Coli afin de le marquer 13C uniformément pour son étude par RMN. Des études par RMN du solide ont été entreprises sur le domaine T de la toxine diphtérique afin de comprendre la topologie dans des vésicules membranaires. Des échantillons de domaine T uniformément marqués en 15N ont été préparés en reconstituant les conditions présentes dans l’endosome de façon très simplifiée. Les résultats montrent un rôle important joué autant par le lipide anionique POPG que par le pH dans l’insertion du peptide dans la membrane et dans l’interruption de celle-ci
Membrane associated proteins and peptides constitute a privileged medical target. Some of them also present also an important potential in therapeutics. This work has permitted the investigation of two peptides, the synthetic peptide LAH4 and the diphtherias toxin T domain in interaction with other macromolecules. The LAH4 peptide designed and synthesized in our laboratory, presents all the general properties of amphipathic peptides and also binds strongly to the DNA allowing its transfer into the cells. In order to better understand the activity of the LAH4 peptide during transfection, I have examined its biophysical properties by ITC (Isothermal Titration Calorimetry), CD (Circular Dichroism) and solid-state NMR. The resultats show that the -helical structure of the peptide is maintained after DNA complexation. At neutral pH, the molecules are bound in an electrostatic non-specific manner and a high ratio of LAH4 is required for DNA saturation and condensation. At low pH electrostatic interactions and hydrophobic contributions stabilize the complex and the saturation ratio is reduced. The data lead to the elaboration of a model of action for the LAH4 peptide during the first steps of transfection. In parallel, we have developed a strategy of expression of the LAH4 peptide in E. Coli in order to uniformly label the peptide 13C for its study by NMR. Solid state NMR studies have been undertaken on the diphtheria toxin domain T in order to investigate its topology inside membrane vesicles. The samples of 15N uniformly labeled T domain were prepared in a simplified system mimicking endosomal conditions. The data show an important role of the pH and of the anionic lipid POPG in the peptides membrane insertion and interruption

La microscopie à force atomique (AFM) ouvre de nouvelles perspectives dans l'étude des interactions ADN-protéines. Mon travail a consisté à développer de nouvelles méthodologies pour contrôler l'adsorption de l'ADN sur les surfaces et permettre l'étude en liquide de la dynamique des complexes.
Nous avons caractérisé les interactions entre l'ADN et la surface de mica. Nous proposons un modèle simple pour décrire les interactions électrostatiques en solution entre l'ADN et le mica, en considérant le rôle des cations monovalents et divalents. La bonne corrélation avec les données expérimentales permet de valider un référentiel de conditions et une méthode d'adsorption réversible de l'ADN sur mica prétraité nickel. Nous avons parallèlement développé un système de plots pour ancrer l'ADN par ses extrémités.
Le contrôle de ces méthodologies permet de caractériser l'accessibilité en fonction des états d'adsorption. Nous abordons cette problématique en caractérisant l'activité de la bléomycine sur l'ADN. Cette approche sur un système modèle permet de caractériser l'influence de la surface en termes d'accessibilité et d'activité.
La dernière partie de ce travail considère la caractérisation des interactions de la protéine Ku avec l'ADN dans le cadre de l'étude de la réparation des cassures double brin. Notre approche qui combine les apports de la microscopie électronique à transmission et de l'AFM met en évidence une polymérisation coopérative de Ku sur l'ADN double brin et un mode de fixation très différent sur l'ADN simple brin. Ce travail montre l'intérêt de l'imagerie moléculaire pour caractériser les mécanismes de recherche des sites cibles par les protéines.

Le développement récent des techniques d'études structurales montre que la conformation de l'ADN en solution est bien plus complexe que la structure symétrique décrite par Watson et Crick. L'ADN est flexible et présente des conformations locales très différentes dépendantes de sa séquence de bases. Sa capacité a se déformer joue un rôle majeur dans son activité biologique, en particulier dans le cas de la reconnaissance protéine-ADN. Dans cette étude, nous avons utilisé deux approches théoriques de mécanique moléculaire (Jumna) et de dynamique moléculaire (Amber), pour aborder le rôle des propriétés intrinsèques de la séquence d'ADN dans ces mécanismes de reconnaissance. Afin de créer une passerelle entre ces deux types d'approches, une comparaison des champs de forces de chacun des programmes a été effectuée au sein de Jumna en utilisant différentes représentations implicites du solvant. Les résultats montrent un comportement très similaire entre le champ de forces de Jumna et le nouveau champ de forces d’Amber, avec un même choix optimal des conditions électrostatiques. La flexibilité de l'ADN en fonction de sa séquence de bases a ensuite été abordée par dynamique moléculaire sur une séquence biologiquement importante. Elle contient la séquence cible de la tata-box binding protein (TBP) impliquée dans l'initiation de la transcription. Les études cristallographiques décrivent des déformations majeures de cet ADN dans son complexe (déroulement local de l'hélice, courbure de 90 vers le grand sillon). Les résultats des simulations sur cette séquence ont montré que sa partie centrale présente une préférence intrinsèque pour une conformation a et une tendance à courber spontanément vers le grand sillon comme le montre le complexe cristallographique TBP-ADN. Cette technique a également permis de montrer une différence de comportement dynamique avec une séquence présentant seulement deux modifications de bases et dont l'affinité pour la TBP est très réduite.

Le travail présenté dans ce manuscrit est basé sur l’utilisation de la modélisation moléculaire, de la simulation et de la chimie théorique pour l’étude de la photosensibilisation de l’ADN ; c’est à dire l’augmentation de la sensibilité de l’ADN vis-à-vis de la lumière au travers de l’action d’agents photosensibilisants. Premièrement, les voies photophysiques et photochimiques de plusieurs molécules connues telles que nile bleu, nile rouge, BMEMC ou une base modifiée endogène, Pyo, ont été étudiés dans le but de comprendre leurs mécanismes de photosensibilisation. Les phénomènes associés qui ont été mis en évidence sont des transferts d’électrons et d’énergie, la production d’électrons solvatés et l’activation à deux photons. De plus, deux outils pour l’étude des interactions entre les molécules et l’ADN ont été dévellopés; i) un protocole calculatoire capable de fournir l’énergie libre d’interaction de drogues dans leurs poches; ii) un outil basé sur l’hamiltonien semi-empirique de Frenkel qui permet de modéliser le spectre de dichroïsme circulaire électronique de biomacromolécules. Ensuite, les effets de photolésions sur la structure et la flexibilité de l’ADN ont été étudiés ; i.e. les dimères de pyrimidines, la pyrimidine(6-4)pyrimidone (6-4PP) et les clusters de sites abasiques. Finalement, la reconnaissance de brins d’ADN lésés par des protéines de réparation et le rapport avec leurs activités enzymatiques a été analysé. Le lecteur peut se référer à la première partie de ce manuscrit pour une présentation vulgarisée du contexte de ce projet
The work presented in this manuscript is based on the use of molecular modeling, simulation and theoretical chemistry in order to study the photosensitization of DNA; i.e. the enhancement of the sensitivity of DNA to light through the action of a photosensitizing agent. A first aspect has been to study the photophysical and photochemical pathways of several known sensitizers such as nileblue, nilered, BMEMC or an endogenous modified nucleobase, Pyo, in order to understand their mechanisms of photosensitization. The related phenomena that have been observed are electron transfers, triplet-triplet energy transfers, production of solvated electrons and two-photons activations. Moreover, two tools have been developed to study the interaction between photosensitizing agents and DNA; i) a protocol able to provide the binding free energy of drugs in their interaction pockets; ii) a tool based on the semi-empirical Frenkel Hamiltonian to model the electronic circular dichroism of biomacromolecular systems in a straightforward way. Then the effects of photoinduced lesions on the DNA structure and flexibility have been investigated; i.e. cylcopyrimidine dimers (CPD), pyrimidine(6-4)pyrimidone (6-4PP) and cluster abasic sites. Finally the recognition of damaged DNA strands by repair enzymes is presented and the implication on enzymatic activities has been highlighted. The reader can refer to the first section of the manuscript for a popularized presentation of the project context

L'évolution de la chimiothérapie des cancers colorectaux métastatiques est liée à l'émergence de nouvelles molécules actives et au développement de méthodes de biologie moléculaire permettant d'identifier les marqueurs prédictifs de réponse à ces agents anticancéreux. Depuis la fin des années 1950, l'antimétabolite 5-fluorouracile (5-FU) était considéré comme la molécule de référence dans la chimiothérapie des cancers digestifs en dépit d'un faible taux de réponse objective (environ 20%), traduisant un phénomène de résistance des tumeurs à cette antipyrimidine. L'irinotécan (CPTƯ11), analogue hydrosoluble de la camptothécine inhibant la topoisomérase I, est actif dans les cancers colorectaux et particulièrement sur les tumeurs résistantes au 5-fluorouracile. . .

Le complexe Histone Acétyltransféranse (HAT) NuA4 s'inscrit comme un élément clef dans le contrôle de plusieurs fonctions cellulaires essentielles chez les eucaryotes. L'implication maintenant connu de NuA4 dans la transcription et dans la réponse aux dommages à l'ADN nous ont poussé à approfondir la caractérisation fonctionnelle des diverses sous-unités de NuA4, notamment au niveau des rôles que peuvent occuper les différents domaines protéiques retrouvés au sein de ce complexe. Une première série d'analyses a démontré l'importance de plusieurs résidus du chromodomaine de Esa1, la sous-unité catalytique de NuA4. La mutation de ces résidus engendre des défauts majeurs d'acétylation de la chromatine, suggérant ainsi un rôle du chromodomaine dans l'activité catalytique de Esa1. Parallèlement, d'autres études ont permis d'approfondir la fonction du domaine SANT de la protéine Eaf2, du PHD finger de Yng2 et du domaine PI-3 kinase de Tra1. Ce dernier domaine intéragit avec le complexe MRX, un complexe de levure recruté directement au site de cassure de l'ADN. Des recherches menées autour de l'étude de l'activité kinase de cette protéine ont permis de suggérer l'implication de NuA4 dans les événements précoces survenant suite à un bris double brin, précisant ainsi le rôle de ce complexe dans la réparation de l'ADN.