京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第20559号 / 医博第4244号 / 新制||医||1022(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 高田 穣, 教授 萩原 正敏, 教授 松本 智裕 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

La réparation par excision de nucléotides (NER) garantit l'intégrité du génome lors de l'exposition aux rayons UV. Après irradiation aux UV, un des premiers problèmes rencontrés par la cellule est l'arrêt général de la transcription dû au blocage de l'ARN polymérase II (ARNP2) au niveau des lésions UV. Pour régler ce problème, le NER possède une voie de réparation spécifiquement couplée à la transcription (TCR). Les connaissances concernant le NER ont été obtenu via des études sur la transcription par l'ARNP2. Cependant, dans les cellules à fort métabolisme, plus de 60% de la transcription correspond à la transcription, dans le nucléole, de l'ADN ribosomique (ADNr) par l'ARN polymérase I (ARNP1). De nombreuses protéines sont absence du nucléole, c'est pourquoi certains processus nucléaires ne peuvent avoir lieu dans cette structure. Afin d ‘être répliqué et réparé, l'ADNr se déplace à la périphérie du nucléole. Malgré l'importance de la transcription par l'ARNP1, la réparation de l'ADNr a été peu étudiée chez l'homme. De plus, à notre connaissance, aucune étude ne s'est penchée sur le mécanisme moléculaire du déplacement de l'ADNr à la périphérie du nucléole. Notre étude démontre l'implication de la TCR dans la réparation de l'ADNr après lésions UV induites. De plus, nos recherches ont démontré que l'ARNP1 reste accrochée à l'ADNr et sont tous les deux délocalisés à la périphérie du nucléole après irradiation aux UV. Enfin, nous avons identifié l'actin et la moysine I nucléaires comme facteurs protéiques nécessaire à cette délocalisation / Nucleotide excision repair (NER) guarantees genome integrity and proper cellular functions against UV-induced DNA damage. After UV irradiation, one of the first burden cells have to cope with is a general transcriptional block caused by the stalling of RNA polymerase II (RNAP2) onto distorting UV lesions. To insure UV lesions repair specifically on transcribed genes, NER is coupled with transcription in an extremely organized pathway known as Transcription-Coupled Repair (TCR). Most of the knowledge about TCR has been gathered from RNAP2 transcription. However, in highly metabolic cells, more than 60% of total cellular transcription results from ribosomal DNA (rDNA) transcription, by the RNA polymerase I (RNAP1), which takes place in the nucleolus. Many nuclear proteins are excluded from the nucleolus and because of this some nucleolar processes cannot occur inside this structure. In order to be replicated and repaired rDNAs need to be displaced at the nucleolar periphery. Despite the importance of RNAP1 transcription, repair of the mammalian transcribed rDNA has been scarcely studied. Moreover, to the best of our knowledge no molecular mechanism has been proposed for rDNA displacement. Our study clearly demonstrated that the full TCR machinery is needed to repair UV-damaged rDNA and restart RNAP1 transcription. Our results show that UV lesions block RNAP1 transcription and that RNAP1 is firmly stalled onto rDNAs without being degraded. Our study also describes the displacement of the RNAP1/rDNA complex to the nucleolar periphery after UV irradiation and identifies both nuclear ß-actin and nuclear myosin I as factors required for this displacement

L’intégrité de l’ADN est continuellement remise en question par divers agents endogènes et exogènes (p. ex., la lumière ultraviolette, la fumée de cigarette, la pollution de l’environnement, les dommages oxydatifs, etc.) qui causent des lésions de l’ADN qui interfèrent avec les fonctions cellulaires correctes. Le mécanisme de réparation par excision de nucléotides (NER) supprime les adduits d’ADN déformantes l’hélice tels que les lésions induites par les UV et il existe dans deux sous voies distinctes selon l’endroit où les lésions de l’ADN sont situées dans le génome. L’une de ces sous voies est directement liée à la transcription de l’ADN (TCR) par l’ARN Polymérase 2 (ARNP2). Dans la première partie de ce travail, nous avons démontré qu’un mécanisme NER entièrement compétent est également nécessaire pour la réparation de l’ADN ribosomique (ADNr), transcrite par ARN Polymérase 1 (ARNP1) et représentant 60 % de la transcription cellulaire totale. De plus, nous avons identifié et clarifié le mécanisme de deux protéines responsables du repositionnement nucléolaire dépendant des UV de l’ARNP1 et de l’ADNr observé pendant la réparation. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons étudié la fonctionne moléculaire de la protéine XAB2 lors de la réparation NER et nous avons démontré son implication dans le processus TCR. De plus, nous avons également montré la présence de XAB2 dans un complexe d’épissage du pré-ARNm. Enfin, nous avons décrit l’impact de XAB2 sur la mobilité de l’ARNP2 lors des premières étapes de la réparation TCR, suggérant ainsi un rôle de XAB2 dans le processus de reconnaissance des lésions / The integrity of DNA is continuously challenged by a variety of endogenous and exogenous agents (e.g. ultraviolet light, cigarette smoke, environmental pollution, oxidative damage, etc.) that cause DNA lesions which interfere with proper cellular functions. Nucleotide Excision Repair (NER) mechanism removes helix-distorting DNA adducts such as UV-induced lesions and it exists in two distinct sub-pathways depending where DNA lesions are located within the genome. One of these sub pathways is directly linked to the DNA transcription by RNA Polymerase 2 (TCR). In the first part of this work, we demonstrated that a fully proficient NER mechanism is also necessary for repair of ribosomal DNA, transcribed by RNA polymerase 1 and accounting for the 60 % of the total cellular transcription. Furthermore, we identified and clarified the mechanism of two proteins responsible for the UV-dependent nucleolar repositioning of RNAP1 and rDNA observed during repair. In the second part of this work, we studied the molecular function of the XAB2 protein during NER repair and we demonstrated its involvement in the TCR process. In addition, we also shown the presence of XAB2 in a pre-mRNA splicing complex. Finally, we described the impact of XAB2 on RNAP2 mobility during the first steps of TCR repair, thus suggesting a role of XAB2 in the lesion recognition process

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