DNA-Protein Crosslinks: from Detection to Repair

The faithful transmission of the genetic information is essential. In cells, this process is perpetually challenged by endogenous or exogenous agents. Due to this constant exposure, chromatin-adjacent proteins can become covalently crosslinked on the DNA, and form stable structures called DNA-protein crosslinks, or DPCs. The repair of these highly toxic lesions received great research attention during the last decade. While canonical repair pathways have the potential to act on DPCs, the most effective way to repair these adducts occurs by means of dedicated proteases, of which yeast Wss1 (known as SPRTN in higher eukaryotes) is the best described. This manuscript presents four studies conducted in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae, each of which aimed to decipher mechanisms governing DPC recognition and clearance. The first study identifies the protease Ddi1 as an important player in the repair of DPCs. The second study focuses on the role of post-translational modifications, especially how SUMOylation coordinates DPC repair pathways. As the repair of DPCs relies, to some extent, on the segregase Cdc48 (known as VCP/p97 in mammals), the third study aimed to develop the knowledge about how Cdc48 is involved in DPC repair. It specifically shows that the Cdc48 adaptor Ubx5 is assisting Wss1 in DPC processing by targeting Cdc48. Finally, the regulation of Ddi1 is expected to be crucial for its function, in order to avoid unwanted proteolysis. The last study therefore intended to define how Ddi1 is targeted to DPCs. In the process, ubiquitination by the cullin Rtt101 emerged as an important S-phase-dependent regulatory event of DPC repair. La transmission fidèle de l’information génétique est essentielle. Au niveau cellulaire, ce processus est cependant constamment menacé par des sources à la fois endogènes et exogènes. Du fait de cette exposition permanente, les protéines proches de la chromatine peuvent se retrouver liées de façon covalente à l’ADN, formant des complexes stables appelés crosslinks ADN-protéines (ou DPCs). Au cours de la dernière décennie, la réparation de ces dommages toxiques a été largement investiguée. Les voies classiques de réparation de l’ADN peuvent agir sur les DPCs, mais, les protéases dédiées à ce type de lésion sont les éléments cellulaires les plus efficaces. Chez la levure, la protéase la plus étudiée s’appelle Wss1, aussi connue sous le nom de SPRTN chez les mammifères. Ce manuscrit présente quatre études conduite chez la levure de boulanger Saccharomyces cerevisiae. Chacune d’entre elles avait pour but d’élucider les mécanismes moléculaires aidant à la réparation des DPCs. La première étude identifie la protéase Ddi1 comme nouvel acteur agissant sur les DPCs. La seconde étude se concentre sur le rôle de la SUMOylation, une modification post-traductionnelle, dans la coordination des voies de réparation des DPCs. Il est connu que la résolution des DPCs dépend de la ségrégase Cdc48 (ou p97 chez les mammifères). Ainsi, la troisième étude montre qu’Ubx5, un adaptateur de Cdc48, est capable de recruter Cdc48 aux DPCs afin d’assister Wss1 dans son activité protéolytique. Enfin, comme pour les autres protéases, la régulation de Ddi1 doit être stricte afin d’éviter toute activité indésirable. Dans le but de définir le mécanisme de recrutement de Ddi1 aux DPCs, la dernière étude identifie l’ubiquitination par la culline Rtt101 comme un évènement régulateur de la réparation des DPCs au cours de la phase S du cycle cellulaire.