Deinococcus radiodurans présente un nucléoïde très compact, qui limite la dispersion des fragments d’ADN, facilitant ainsi les processus de réparation de l’ADN. Il est intéressant de noter qu’après une exposition aux rayonnements ionisants ou UV, la morphologie des nucléoïdes de D. radiodurans change rapidement pour adopter une conformation " super " compacte (données non publiées) et les diverses formes et structures observées dans les cellules en croissance exponentielle dans des conditions de croissance normales ne sont plus présentes (Floc’h et al, 2019). Le remodelage des nucléoïdes, et en particulier la compaction des nucléoïdes, a été observé chez de nombreuses bactéries, y compris chez des pathogènes humains ; il s’agit de l’une des stratégies d’adaptation les plus rapides et les plus efficaces, notamment en réponse à un stress soudain, et elle est souvent accompagnée de changements majeurs dans l’expression des gènes. Des études transcriptomiques sur D. radiodurans ont révélé que l’exposition aux rayonnements ionisants entraîne l’activation de nombreux gènes, y compris les gènes Ddr (DNA Damage Response) A, B, C et D, un ensemble de gènes spécifiques de Deinococcus codant pour des protéines de liaison à l’ADN qui pourraient potentiellement être impliquées dans la compaction des nucléoïdes induite par le stress.
Dans ce travail, nous avons utilisé une approche biologie structurale intégrative, combinant la cristallographie des protéines avec des essais biochimiques et biophysiques, la microscopie à force atomique et des simulations de dynamique moléculaire, pour déchiffrer la structure et la fonction de la protéine DdrC. Nous avons notamment déterminé sa structure cristalline et révélé qu’elle se replie sous la forme d’un dimère inhabituel, asymétrique, à domaine permuté. L’asymétrie de cet homo-dimère est remarquable car elle fournit deux surfaces distinctes de liaison à l’ADN, ce qui permet à DdrC d’interagir avec deux duplex d’ADN et de maintenir l’ADN circulaire dans une conformation plus contrainte, avec un surenroulement négatif. DdrC agit donc comme un ruban adhésif double face ! Ces résultats nous ont amenés à proposer que DdrC pourrait être une NAP induite par les dommages à l’ADN qui est rapidement recrutée dans le nucléoïde après irradiation, où elle peut contribuer à la compaction de l’ADN et limiter la dispersion des extrémités de l’ADN résultant des cassures double brin.
Banneville AS, Bouthier de la Tour C, De Bonis S, Hognon C, Colletier JP, Teulon JM, Le Roy A, Pellequer JL, Monari A, Dehez F, Confalonieri F, Servant P & Timmins J. Structural and functional characterization of DdrC, a novel DNA damage-induced nucleoid associated protein involved in DNA compaction. Nucleic Acids Research (2022) 50 (13) p. 7680-7696. DOI : 10.1093/nar/gkac563