Study of the resumption of transcription after DNA repair Contact

Study of the resumption of transcription after DNA repair
Contact: Ambra Mari ([email protected])
Genome integrity is continuously challenged by a variety of genotoxic agents inducing DNA lesions, which are
eliminated by the Nucleotide excision repair (NER) process. The biological significance of NER is highlighted by
severe clinical consequences associated with inherited NER-deficiencies: the cancer-prone xeroderma
pigmentosum (XP), the progeroid disorders Cockayne syndrome (CS) and trichothiodistrophy (TTD) (1). TFIIH is
a 10 subunit protein complex essential for NER and RNA polymerase II (RNA PolII) transcription initiation (2, 3).
Mutations in TFIIH cause variable phenotypes ranging from the cancer-prone XP to premature ageing CS and
TTD. Transcription Coupled Repair pathway (TCR) is the NER subpathway where the elongating RNA PolII will
mark damage on the transcribed strand of active genes (4) that needs to be removed for transcription
resumption. Deficient TCR is illustrated in Cockayne syndrome (CS) patients, a rare inherited syndrome
characterized by multi-system clinical malfunctions, growth and neurological abnormalities and premature
ageing due to increased apoptosis. At the cellular level, a hallmark of CS is the inability to resume RNA synthesis
after exposure to UV-light. This indicates the importance of transcriptional resumption after removal of
damaged lesion and repair by TCR. During TCR we can distinguish two phases: 1) the repair of the damaged
strand and 2) the resumption of transcription after repair (RTR). Although the TCR repair process has been
extensively described, the RTR mechanism and the specific proteins involved are still elusive.
Dr. Giglia Mari’s group identified an RNA PolII Elongation Factor (ELL: eleven-nineteen lysine-rich leukemia),
known to increase the catalytic rate of RNA Pol II transcription (5), as a new partner of TFIIH (Mourgues et al.,
under revision). A possible model is suggested where ELL is an indirect TCR-repair factor, which plays a more
specific role during RTR via recruitment of other elongation factors in order to facilitate resumption of
transcription upon DNA repair (6).
Research objective
The scientific key objective of this project is to disclose the molecular mechanism that explains how
transcription is resumed after repair of the damaged lesion.
To gain more insights into the mechanistic role of ELL, we will aim to isolate and functionally characterize the
ELL-containing protein complexes, formed during RTR. Moreover it has been reported in vitro that ELL and the
positive elongation factor P-TEFb exist in complexes with multiple MLL translocation partners, called Super
Elongation Complexes (SECs) (6). Phosphorylation of factors is known to influence their activity. It is possible
that the Cdk9 subunit of P-TEFb phosphorylates ELL and/or its associated factors and in this way influences
its/their function during RTR.
Etude du redémarrage de la transcription après réparation de l’ADN.
Contact: Ambra Mari ([email protected])
L'intégrité du génome est constamment mise en danger par une variété d'agents toxiques qui induisent des
lésions sur la molécule d'ADN. La cellule a mis en place des systèmes de réparation de l’ADN qui vont détecter
les lésions et vont rétablir la séquence d’ADN correcte. Parmi les systèmes de réparation que la cellule utilise
pour se défendre, la réparation par excision de nucléotides (NER) a était mise en place pour éliminer les lésions
qui déforment l’hélice d’ADN. Le NER est un mécanisme en plusieurs étapes qui fait appel a plus d’une
trentaines de protéines qui vont détecter la lésion, puis ouvrir l’hélice d’ADN et couper le brin d’ADN qui porte
la lésion. Quand une des protéines du système NER est mutée, le système est défaillant et ceci cause des
maladies génétiques graves. Les patients qui présentent une déficience dans le système NER peuvent être
prédisposé au cancer (Syndrome du Xeroderma Pigmentosum, les enfants de la lune) ou bien peuvent
présenter des problèmes neurologiques, de développement et de vieillissement précoce (syndrome de
Cockayne et trichothiodystrophie). Dans le système NER, les lésions sont réparées de façon différente selon
qu’elles soient situées sur les gènes transcrits ou pas. Dans le cas ou les lésions se trouvent sur un gène
transcrit, la réparation se fera en combinaison avec la transcription. En effet, l’enzyme qui produit les ARNs
messagers, l’ARN Polymérase II, va buter contre une lésion et la transcription va s’arrêter. Cet arrêt va
entrainer le mécanisme de réparation. Une fois que la séquence d’ADN réparée a été rétablie la transcription
doit reprendre. Bien que le mécanisme de réparation est connu en détail, comment la transcription reprend
après la réparation de l’ADN reste encore une question ouverte. Le but de ce projet est celui de découvrir et
d’étudier en détail comment la transcription redémarre après l’arrêt temporaire, nécessaire à la réparation de
l’ADN.
RESUME DE LA RECHERCHE
Le but de ce projet est d’établir les mécanismes qui gouvernent la reprise de la transcription après réparation
de l’ADN. En effet, selon certains scientifiques, l’ARN polymérase se détache du brin d’ADN et ensuite elle est
dégradée et d’autres scientifiques proposent que l’ARN polymérase reste sur le brin d’ADN mais elle recule
pour permettre à la machinerie de réparation de pouvoir exciser le brin endommagé. L’équipe d’accueil a
trouvé récemment une nouvelle protéine qui interagit fortement avec le complexe TFIIH et qui joue un rôle
fondamentale et spécifique dans la reprise de la transcription après réparation. Il s’agit de la protéine ELL, qui a
été décrite comme une protéine qui stimule la progression de la transcription. ELL est la seule protéine connue,
à part l’ARN polymérase II, qui est spécifique de la reprise de la transcription après réparation. Grace à cette
découverte on pourra isoler et caractériser les complexes protéiques qui sont associés avec la protéine ELL
spécifiquement après avoir traité les cellules avec un agent qui déclenche le système de réparation NER, tel
que les irradiations UV et étudier en détail comment la transcription reprend.