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Thèse de doctorat

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Titre

La mise en évidence de l'assemblage et de la recombinaison XerCD-dif à l'échelle de la molécule unique

Auteur

Diagne, Cheikh Tidiane

Directeur de thèse

Rousseau, Philippe

Tardin, Catherine

Date de soutenance

2013-07-02

Établissement de soutenance

Université de Toulouse

Université Toulouse III - Paul Sabatier

École doctorale

Biologie, santé, biotechnologies (BSB)

Structure de recherche

Laboratoire de Microbiologie et Génétique Moléculaires (LMGM), UMR 5100

Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale (IPBS), UMR 5089

Discipline

Biologie Structurale et Fonctionnelle

Sujet

Sciences du vivant

Mots-clés en français

Recombinaison spécifique de site

Recombinase à tyrosine

Xer

Dif

Synapse

Tethered particle motion

Résumé en français

Les recombinases à tyrosine sont bien connues pour catalyser des recombinaisons spécifiques de site de l'ADN des bactéries, des archées et des eucaryotes. Chez les bactéries, ces recombinases sont impliquées dans l'intégration programmée, l'excision ou l'inversion de segments d'ADN. Les recombinases XerC et XerD sont des recombinases à tyrosine très conservées et dévouées à la recombinaison du site dif localisé dans le domaine ter des chromosomes bactériens circulaires. Le système XerCD-dif résout les dimères de chromosomes en monomères avant la ségrégation et est donc requis pour une ségrégation correcte des chromosomes frères dans les cellules filles. Pour cela, son activité est soumise à un contrôle précis durant le cycle bactérien. Chez Escherichia coli, l'activité de XerCD-dif est contrôlée par la protéine de division cellulaire FtsK. En l'absence de FtsK, XerC effectue le premier échange de brins, mais la jonction de Holliday ainsi formée est résolue en reformant le substrat de départ. En la présence de FtsK, XerD interagit avec le sous-domaine gamma de FtsK et effectue le premier échange de brins. La jonction de Holliday ainsi formée est résolue par XerC. Cependant, la façon dont cette translocase à ADN contrôle l'activité de recombinaison de XerCD-dif n'est pas bien comprise mais implique un contrôle de l'assemblage de la synapse de recombinaison. Afin de mieux comprendre le mécanisme de la recombinaison XerCD-dif et son contrôle par FtsK, nous avons étudié l'assemblage et l'activité des complexes de recombinaison par une méthode molécule unique : le Tethered Particle Motion. Dans un premier temps, nous avons montré que FtsK n'est pas requise dans la formation de la synapse XerCD-dif. Cependant, elle augmente le taux de formation des synapses. Nous n'avons détecté aucune recombinaison en l'absence du sous-domaine gamma de FtsK mais ce dernier est suffisant pour activer la recombinaison dans les synapses formées. La fixation de XerD seule à l'ADN entraine un changement structural de l'ADN tandis que XerC seule n'a aucun effet décelable sur l'ADN. Ces résultats suggèrent que seule la synapse " XerD-ready " est formée et que XerD est un leader durant l'assemblage de la synapse

Résumé en anglais

Tyrosine recombinases are well known to catalyse site-specific DNA recombination in bacteria, archeae and eukaryotes. In bacteria, these recombinases are extensively used for programmed integration, excision and inversion of DNA segments. XerC and XerD are highly conserved tyrosine recombinases devoted to recombine dif sites, located in the terminal domain of circular bacterial chromosomes. XerCD-dif recombination resolves chromosome dimers to monomers before segregation and is thus required for the faithful segregation of sister chromosomes in daughter cells. To do so, its activity is precisely tuned and controlled during the bacterial cell cycle. In Escherichia coli, XerCD-dif activity is controlled by FtsK. In the absence of FtsK, XerC mediates the first strand exchange but the Holliday junction formed is resolved back to substrate. In its presence, XerD interacts with the gamma subdomain of FtsK and mediates the first strand exchange. The Holliday junction is then resolved by XerC. However, the way this septal DNA translocase acts on XerCD-dif recombination is not completely understood but involves the control of the assembly of the synaptic complex where recombination takes place. To understand the XerCD-dif recombination and its FtsK-mediated control, we studied the assembly and the activity of the recombination complexes on single DNA molecules using the Tethered Particle Motion method. In a first part, we demonstrated that FtsK is no needed for the synapse assembly but increases its formation rate. No recombination was detected within these synapses in the absence of the gamma subdomain of FtsK. In a second part, we showed that the gamma subdomain of FtsK is sufficient to activate recombination within these synapses. We also showed that XerD but not XerC leads to a DNA structural modification. Taken together, our results suggest that only the XerD-ready synapse is formed and XerD is a leader during the synapse assembly

Numéro national de thèse

2013TOU30181

Date de publication

2014-03-07T13:15:10