Une topoisomérase sépare des chromosomes enchevêtrés en ne coupant qu’un seul brin d’ADN

Un groupe de chercheurs de l’Institut Jacques Monod (UMR université Paris Diderot-CNRS) et du « Baylor College of Medecine » de Houston (USA), supervisé par le Professeur Marc Nadal, a montré pour la première fois qu’une enzyme coupant transitoirement un seul brin de la double hélice d’ADN était capable de réaliser, seule, la séparation des chromosomes enchevêtrés. Ce travail est publié le 14 décembre 2017 dans la revue « Nucleic Acids Research ».

De part leur distribution ubiquitaire dans les trois domaines du monde vivant et leur implication dans de nombreux processus moléculaires liés à l’ADN, les ADN-topoisomérases IA font l’objet d’une très grande attention en raison de leur rôle essentiel dans la stabilité des génomes. En utilisant à la fois des expériences sur des populations de molécules ou sur des molécules uniques, les auteurs ont démontré que la topoisomérase IA de l’archée hyperthermophile Sulfolobus solfataricus éliminait efficacement le surenroulement négatif de l’ADN à la condition que cet ADN présente une région simple brin.

De plus, cette enzyme est capable, à haute température, de séparer les deux brins d’ADN en aboutissant à deux ADN circulaires simple chaîne.

Enfin, en utilisant deux ADN enchevêtrés de façon bien définie, le groupe de chercheurs a démontré que la topoisomérase IA de S. solfataricus est capable de réaliser, sans l’aide d’une autre protéine, une décaténation complète. C’est la première fois qu’une topoisomérase de type IA est démontrée comme étant capable de séparer deux ADN circulaires double brins covalemment fermés et enchevêtrés l’un avec l’autre, ce type d’activité étant jusqu’alors réservée aux enzymes effectuant une coupure transitoire double brins dans l’ADN. Il est important de noter que cette propriété inhabituelle indique que, au moins chez S. solfataricus, une  topoisomérase IA est capable de résoudre non seulement les hémicaténanes produits en amont des fourches de réplication ou lors de la recombinaison, mais aussi de totalement séparer les chromatides soeurs caténées présentes à la fin de la réplication, processus indispensable au bon déroulement de la division cellulaire.

RÉfÉrences

TopA, the Sulfolobus solfataricus topoisomerase III, is a decatenase
Nucleic Acids Research
Anna H. Bizard, Xi Yang, Hélène Débat, Jonathan M. Fogg, Lynn Zechiedrich, Terence R. Strick, Florence Garnier, Marc Nadal 

Contact : Marc NADAL, équipe nanomanipulation de biomolecules