Nos cellules se divisent constamment et, comme elles le font, la molécule d'ADN – notre code génétique – est parfois brisée. L'ADN a des brins jumeaux, et une rupture dans les deux est considérée comme particulièrement dangereuse.
Ce type de rupture à double brin peut conduire à des réarrangements du génome qui sont des caractéristiques des cellules cancéreuses, a déclaré James Daley, PhD, de la Long School of Medicine de l'Université du Texas Health Science Center à San Antonio.
Le Dr Daley est le premier auteur d'une recherche publiée le 18 juin dans la revue Nature Communications, qui met en lumière un processus de réparation de rupture à double brin appelé recombinaison homologue.
Rejoint par les auteurs chevronnés Patrick Sung, DPhil, et Sandeep Burma, PhD, et d'autres collaborateurs, le Dr Daley a découvert que parmi un éventail de mécanismes qui déclenchent la recombinaison homologue, chacun est assez différent.
La recombinaison homologue est initiée par un processus appelé résection terminale de l'ADN où l'un des deux brins d'ADN à la rupture est mâché par les enzymes de résection.
Ce qui est passionnant dans ce travail, c'est qu'il répond à un mystère de longue date parmi les scientifiques. Depuis une décennie, nous savons que les enzymes de résection sont à l'avant-garde de la recombinaison homologue. Ce que nous ne savions pas, c'est pourquoi tant de ces enzymes sont impliquées, et pourquoi nous avons besoin de trois ou quatre enzymes différentes qui semblent accomplir la même tâche dans la réparation des ruptures double brin. «
James Daley, PhD., Long School of Medicine, University of Texas Health Science Center
Une panoplie d'outils, chacun finement réglé
« À première vue, il semble y avoir un peu de redondance », a déclaré le Dr Sung, qui détient la chaire Robert A. Welch en chimie à UT Health San Antonio.
« Notre étude est significative en montrant que la redondance perçue est vraiment une notion très naïve. »
Les voies de résection de l'ADN sont en fait très spécifiques, montrent les résultats.
« C'est comme un mécanicien de moteur qui a un ensemble d'outils à sa disposition », a déclaré le Dr Sung.
« L'outil qu'il utilise dépend du problème qui doit être réparé. De la même manière, chaque outil de réparation d'ADN dans nos cellules est conçu pour réparer un type distinct de rupture dans notre ADN. »
L'équipe de recherche a étudié les ruptures complexes qui comprenaient des ruptures double brin avec d'autres types de dommages à l'ADN à proximité – de telles ruptures complexes sont plus pertinentes physiologiquement, a déclaré le Dr Daley.
Les études dans le domaine de la réparation de l'ADN tendent généralement à examiner des versions plus simples des ruptures double brin, a-t-il déclaré. Le Dr Daley a découvert que chaque enzyme de résection est conçue pour traiter un type spécifique de rupture complexe, ce qui explique pourquoi une boîte à outils diversifiée d'enzymes de résection a évolué au cours des millénaires.
Ramifications du cancer
Le Dr Burma, titulaire de la chaire éminente en oncologie de la Fondation de la famille Mays à l'UT Health San Antonio MD Anderson Cancer Center, a déclaré que les connaissances fondamentales tirées de cette recherche pourraient un jour conduire à de meilleurs traitements contre le cancer.
« Les implications thérapeutiques du cancer sont immenses », a déclaré le Dr Burma. « Cette recherche de notre équipe arrive à point nommé car un nouveau type de radiothérapie, appelée thérapie par ions carbone, est actuellement envisagé aux États-Unis. »
« Tout en étant beaucoup plus précisément ciblée sur les tumeurs, cette thérapie est susceptible d'induire exactement le type de dommages complexes à l'ADN que nous avons étudiés. »
« Comprendre comment des enzymes spécifiques réparent les dommages complexes pourrait conduire à des stratégies pour augmenter considérablement l'efficacité de la thérapie contre le cancer. »
Une partie de la recherche est financée par la NASA. « Ces types de cassures complexes de l'ADN sont également induits par le rayonnement spatial », a déclaré le Dr Burma.
« Par conséquent, la recherche est pertinente non seulement pour la thérapie contre le cancer, mais aussi pour les risques de cancer inhérents à l'exploration spatiale. »
La source:
Centre des sciences de la santé de l'Université du Texas à San Antonio
Référence de la revue:
Daley, J. M., et al. (2020) Spécificité des voies de résection terminale pour les régions de rupture double brin contenant des ribonucléotides et des lésions de base. Communications Nature. doi.org/10.1038/s41467-020-16903-4.
