La protéine BRCA2 non canonique de la mousse joue un rôle majeur dans la recombinaison homologue et le ciblage génique

La stabilité du génome est essentielle au développement, à la reproduction et à l’adaptation des plantes. La recombinaison homologue (RH) préserve l’intégrité du génome en réparant les lésions de l’ADN et façonne la diversité génétique. La compréhension des mécanismes de la RH peut améliorer le processus de ciblage génique chez les plantes, une amélioration bénéfique dans un objectif d’ingénierie précise des génomes. La mousse Physcomitrium patens présente un taux exceptionnellement élevé de RH parmi les plantes. Les mécanismes sous-jacents restaient néanmoins inconnus. Alors que la protéine BRCA2 est cruciale pour la RH chez les plantes et les autres eucaryotes, sa présence n’avait pas été détectée chez la mousse.

Résultats
Les équipes MeioMe et DRAGON ont identifié un orthologue unique de BRCA2 chez Physcomitrium patens par des approches bio-informatiques et ont réalisé sa caractérisation fonctionnelle. La protéine présente la particularité d’être dépourvue d’un domaine de liaison à l’ADN (DBD), pourtant hautement conservé dans cette famille de protéines. Les mutants brca2∆ de la mousse, générés au cours de ces travaux, montrent une croissance ralentie et une formation anormale de spores, indiquant un défaut de développement et une stérilité. De plus, l’absence de BRCA2 chez ces plantes les rend hypersensibles aux agents génotoxiques et abolit le ciblage génique. Les équipes ont également révélé expérimentalement les interactions entre BRCA2 de la mousse et l’ADN ainsi qu’avec une recombinase clé (RAD51). Ces éléments suggèrent que la protéine BRCA2 non canonique de la mousse orchestrerait efficacement la RH en l’absence d’un domaine DBD conservé.

Perspectives
Ces résultats démontrent un rôle conservé de BRCA2 chez les plantes tout en soulignant la diversité fonctionnelle de ses homologues au sein des eucaryotes. L’identification de cette protéine BRCA2 non canonique permettra l’analyse précise des mécanismes biochimiques et structuraux sous-jacents à ses fonctions dans la RH, avec la perspective de répondre aux questions suivantes : comment BRCA2 de la mousse se lie-t-elle à l’ADN en l’absence d’un domaine DBD ? Comment cette absence modifie-t-elle les interactions in vivo de BRCA2 chez la mousse ? Comment BRCA2 est-il recruté au niveau des lésions de l’ADN ?
Outre une meilleure compréhension du fonctionnement d’une protéine clé de la RH, ces résultats permettront d’explorer plusieurs pistes pour améliorer le processus de ciblage génique chez les plantes.


Une recherche développée à l’Institut Jean-Pierre Bourgin - Sciences du Végétal en collaboration.