La régulation du mécanisme de la réparation de l'ADN par recombinaison homologue par la transcription

Résumé de la thèse

La régulation des processus dépendants de l’ADN en compétition dans les cellules, reste mal défini. La recombinaison homologue (RH) est un mécanisme de haute-fidélité pour la réparation des cassures double-brin de l’ADN (DSB) qui utilise une molécule d’ADN double brin homologue intacte comme modèle de réparation, par la formation d’une molécule d’ADN conjointe appelée D-loop. Ici, nous explorons si la transcription, un processus moléculaire compétiteur dépendant de l’ADN, réalisé par l’ARN polymérase II (PolII), pourrait interférer avec la recombinaison. En utilisant de nouvelles méthodes moléculaires pour détecter l’intermédiaire, D-loop, nous montrons que la transcription de la molécule homologue « le donneur» par l’ARN pol II déstabilise les structures d’ADN conjointes D-loop et inhibe les étapes de réparation en aval. Cette inhibition est importante et indépendante des facteurs de transcription endogènes, des hybrides ARN:ADN, ou de l’ARN produit en trans, suggérant un effet direct du moteur de l’ARN Pol II dans la perturbation des D-loops en cis. La transcription peut être la principale voie de déstabilisation de la D-loop, qui agit indépendamment des activités de déstabilisation en trans, précédemment caractérisées, médiées par Sgs1-Top3-Rmi1(BLM-TOPO3-RMI1/2), Mph1(FANCM), Srs2, Rdh54(RAD54B). Enfin, la transcription du donneur inhibe la formation de réarrangements chromosomiques induits par la résolution endonucléolytique des molécules d’ADN conjointes à la multi-invasion. Par conséquent, la transcription médiée par l’ARN pol II est un régulateur négatif en cis de la RH au niveau de la D-loop qui protège de manière efficace le génome contre les réarrangements chromosomiques médiés par les séquences répétées.

Transcription-mediated regulation of DNA recombination: from DNA joint molecule metabolism to the repair outcome 

Homologous recombination (HR) is a template-dependent mechanism for the repair of DNA double-strand breaks. Unlike replication and transcription, the possible conflicts between transcription and HR have not been thoroughly investigated. Here, we addressed whether transcription carried out by RNA polymerase II interferes with D-loop metabolism and how this interference promotes HR fidelity. Our work shows that transcription of the “donor” molecule causes D-loop disruption and inhibits downstream repair steps. This inhibition occurs acutely and is independent of endogenous transcription factors, RNA/DNA hybrids, or the RNA produced in trans. Instead, the acute disruption of D-loops upon transcription activation is dependent on transcription orientation, suggesting a direct effect of the RNA Pol II motor in disrupting D-loops in cis. Depending on promoter strength, transcription can be the major D-loop disruption pathway, acting independently of previously characterized trans-D-loop disruption activities mediated by Sgs1-Top3-Rmi1BLM-TOPO3-RMI1/2, Mph1FANCM, and Srs2. This cis-acting layer of HR regulation inhibits the formation of chromosomal rearrangements induced upon endonucleolytic processing of multi-invasion DNA joint molecules. Consequently, transcription mediated by RNA Polymerase II is a novel cis-acting negative regulator of HR at the D-loop level that unevenly protects the genome against repeat-mediated chromosomal rearrangements.