Projets

Notre équipe étudie depuis de nombreuses années les ADN topoisomérases et les protéines 3R (réparation, recombinaison, réplication de l’ADN) chez les archées hyperthermophiles. Un projet plus récent porte sur l’étude d’éléments extra-chromosomiques (virus ou plasmides) chez les euryarchées anaérobies. Il complémente l’étude des virus et plasmides des crénarchées hyperthermophiles aérobies poursuivie à l’Institut Pasteur par D. Prangishvili. Dans la période qui s’ouvre, nous allons acceuillir deux nouveaux porteurs de thématique, Marc Nadal et Marie-Claude Serre, qui travaillent sur les protéines 3R des archées hyperthermophiles (reverse gyrase et integrase virale).

Modélisation des sites de liaison à l'ATP de HSP90 de S. cerevisiae, de la DNA topoisomérase VI de S. shibatae et de l'histidine kinase de T. maritima complexés avec l'ATP, le radicicol et la geldanamycine (Gadelle et al, 2005)

Etude des ADN topoisomérases  

Nous avons découvert en 1997 chez les archées une nouvelle famille d’ADN topoisomérase de type II (Topo IIB). L’analyse de cette enzyme nous a permis d’identifier la protéine qui initie la recombinaison méiotique chez les eucaryotes (Spo11), et un nouveau domaine de fixation à l’ATP (le Bergerat fold) commun aux Topo IIA et IIB, aux protéines Hsp90 et MutL, et aux histidine kinases. Nous avons recherché des inhibiteurs de la Topo IIB pour pouvoir étudier son rôle in vivo. Danielle Gadelle a montré que la Topo IIB de Sulfolobus shibatae est inhibée par le radicicol, un inhibiteur de Hsp90, et que cette drogue inhibe la croissance de Sulfolobus solfararicus et de Haloferax volcani. Plus récemment, elle a montré que le radicicol inhibe également la Topo IIA humaine in vitro et interfère avec le mécanisme d’action des drogues anticancéreuses dont cette enzyme est la cible.

Réplication et réparation de l’ADN chez P. abyssi

Nous avons identifié en 2000 la première origine de réplication chez une archée, l’oriC de Pyrococcus abyssi. Ces dernières années, dans le cadre d’un projet HFSP, un chercheur post-doctoral dans notre équipe, Fujihiko Matsunaga, a localisé les sites de fixation des protéines d’initiation de la réplication Cdc6 et Mcm sur le génome de P. abyssi en couplant pûces-à-ADN et immuno-précipitation de la chromatine. F. Matsunaga a montré que la protéine Cdc6 se fixe uniquement sur oriC (contrairement à ce que l’on observe dans le cas de DnaA chez les bactéries ou de Cdc6/ORC chez les eucaryotes ou ces protéines interviennent également en tant que facteurs de transcription) (un manuscrit a été soumis).

Arnaud Hecker, a étudié le rôle de la phosphorylation des protéines sur la régulation de la réplication chez les Archées. Ce travail l’a conduit à étudier une endopeptidase putative qui interagit avec une kinase présente chez les archées et les eucaryotes. Chez la levure, cette protéine, appelée Kae1, fait partie d’un complexe essentiel pour la formation des télomères (le complexe KEOPS) et d’un nouveau complexe de transcription (EKC) qui vient d’être mis en évidence par l’équipe de Domenico Libri à Gif-sur-Yvette. La structure de la protéine Kae1 de P. abyssi a été résolue par l’équipe d’Herman van Tilbeurgh à Orsay. Dans nos mains, cette protéine n’a pas d’activité protéase. Par contre, elle possède une activité endonuclease spécifique pour l’ADN dépuriné et se fixe sur l’ADN en formant des structures rigides capables de relâcher un ADN surenroulé (collaboration avec Eric Le cam à Villejuif).

Caractérisation d’éléments extra-chromosomiques chez les Thermococcales

Nicolas Soler et Evelyne Marguet ont isolé et séquencé trois nouveaux plasmides à partir de notre collection de souches de Thermococcales. Le premier (3.4 kb) se réplique par cercle-roulant et son analyse nous a permis d’identifier une protéine se fixant sur l’ADN et possédant un domaine transmembranaire. Le second (12 kb) possède des gènes homologues à des gènes du virus PAV1 récemment décrit par l’équipe de Daniel Prieur à Brest. Enfin le troisième (20 kb) est apparenté à des provirus présents dans les génomes de plusieurs Thermococcales et d’une Methanomicrobiales. Ce travail confirme l’existence d’un espace de séquences originales communes à des plasmides et des virus et spécifique d’un vaste sous-groupe d’Archées.

Mots-Clés

Archaea, Hyperthermophiles, Replication, Réparation, Recombinaison, Topoisomerases, Génomique com-parative, Evolution, Phylogénie moléculaire, Biodiversité, Virus.