La recombinaison méiotique génère une diversité génétique et favorise une bonne ségrégation chromosomique des chromosomes parentaux. Ce processus nécessite qu’un ensemble de recombinases polymérisées sur des ADN simple brin (ss) appelés filaments nucléoprotéiques subissent une recherche d’homologie et un échange de brins entre ADN homologues.
Dans la méiose de Saccharomyces cerevisiae, des cassures double brin (DSB) programmées de l’ADN sont formées par Spo11 pour générer des queues 3′-ssDNA. Une fois formés, les surplombs d’ADNsb sont rapidement liés par l’abondante protéine de liaison à l’ADNsb de haute affinité, la protéine de réplication A (RPA), pour protéger ces ADNsb des dégradations nucléolytiques ou de la formation de structures d’ADN d’ordre supérieur.
Les substrats d’ADNsb recouverts de RPA sont distincts des substrats d’ADNsb nus en raison de la forte affinité du RPA pour l’ADNsb ; par conséquent, le complexe protéique médiateur de recombinaison Mei5-Sae3 est requis pour la liaison des recombinases sur l’ADNsb recouvert de RPA. Cependant, le rôle mécanistique de Mei5-Sae3 dans la médiation de l’activité de Dmc1 reste flou.
Pour étudier comment Mei5-Sae3 stimule Dmc1 à déplacer le RPA et à former des filaments nucléoprotéiques, l’équipe de recherche de NTU Chemical, NTU IBS et de l’Université d’Osaka a utilisé des techniques biochimiques de purification de protéines et le FRET à molécule unique et la spectroscopie de colocalisation à molécule unique (CoSMoS) techniques pour capturer la liaison en temps réel de Dmc1 et la dissociation de la RPA sur l’ADN individuel avec une résolution temporelle exceptionnelle.
Leurs résultats sont publié dans la revue Recherche sur les acides nucléiques.
Contrairement aux approches biologiques traditionnelles, qui examinent principalement les produits d’équilibre finaux des réactions d’ensemble, les méthodes à molécule unique pourraient élucider les contributions des étapes biochimiques individuelles de molécules individuelles, découvrant ainsi des états intermédiaires transitoires qui pourraient donner un aperçu de la progression de la réaction.
Le résultat a montré que Mei5-Sae3 stabilisait les groupes de nucléation Dmc1 avec 2 à 3 molécules sur l’ADN nu en réduisant préférentiellement les taux de dissociation de Dmc1. Mei5-Sae3 a également stimulé l’assemblage de Dmc1 sur l’ADN recouvert de RPA.
En utilisant la RPA marquée par GFP, la coexistence d’un intermédiaire avec Dmc1 et RPA sur l’ADNsb a été observée avant la dissociation de la RPA. De plus, l’efficacité de déplacement du RPA dépendait de la concentration de Dmc1 et sa dépendance était positivement corrélée à la stabilité des clusters Dmc1 sur un ADNsb court.
Ces résultats suggèrent un modèle moléculaire selon lequel Mei5-Sae3 médie la liaison de Dmc1 sur l’ADNsb recouvert de RPA en stabilisant les amas de nucléation de Dmc1, influençant ainsi la dynamique de la RPA sur l’ADN pour favoriser la dissociation de la RPA.
La recherche contribue au tout premier modèle moléculaire détaillé jamais rapporté pour cette protéine médiatrice unique Mei5-Sae3, élucidant comment une interaction médiateur-recombinase peut stimuler l’assemblage de la recombinase sur l’ADNsb recouvert de RPA.
Plus d’informations :
Chin-Dian Wei et al, Mei5 – Sae3 stabilisent les clusters de nucléation Dmc1 pour un assemblage efficace de Dmc1 sur de l’ADN simple brin recouvert de RPA, Recherche sur les acides nucléiques (2024). DOI : 10.1093/nar/gkae780
Fourni par l’Université nationale de Taiwan