Suppression of Homologous Recombination by RAD51 Functional Inactivation In Vivo in Mice
Institution:
université Paris-SaclayDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Homologous recombination (HR) is an evolutionary conserved process that plays a prominent role in genome plasticity, controlling the balance of genetic stability/diversity. The pivotal step of HR,i.e. DNA homology search and strand exchange, is governed by the RAD51-ssDNA (single-stranded DNA) filament that must be well ordered, thus representing the actual active species of HR. HR impairment is linked to human developmental syndromes and cancer. However, since RAD51 is an essential gene in mice, the consequences of functional disruption of RAD51 remain to be studied in vivo. Here we developed an inducible dominant negative form of RAD51 (SMRAD51) to poison HR in vivo. Using biochemical approaches, we demonstrate that SMRAD51 disrupts RAD51-dependent strand-exchange and RAD51-ssDNA filament formation. SMRAD51 expression leads to replicative stress in vitro and in vivo, triggering progenitor exhaustion. We show that functional inactivation of RAD51 in growing mice (starting from 12 to 14 days after birth) triggers a systemic inflammatory response causing mouse death within a few days. Meanwhile, RAD51 functional disruption in adult mice induces premature aging phenotypes and reduced lifespan prior to putative tumorigenesis. In addition, we show that RAD51 functional inactivation inhibits tumor initiation and progression in a mouse model of breast cancer. Overall, here I uncover new pro-aging and anti-tumor mechanisms generated by the functional inactivation of RAD51
Abstract FR:
La recombinaison homologue (RH) est un processus conservé dans l'évolution qui joue un rôle de premier plan dans la plasticité du génome, contrôlant l'équilibre de stabilité/diversité génétique. L'étape charnière des RH, c'est-à-dire la recherche d'homologie d'ADN et l'échange de brins, est régi par le filament RAD51-ssDNA (ADN simple brin) qui doit être bien ordonné, donc représentant les espèces actives centrales de la RH. La déficience de la HR est liée au développement de syndromes et cancer chez l’humain. Cependant, puisque Rad51 est un gène essentiel chez la souris, les conséquences de la perturbation fonctionnelle de RAD51 reste à être étudié in vivo. Ici, nous avons développé un forme inductible du dominante négative de RAD51 (SMRAD51) pour poissonnier la RH in vivo. En utilisant des approches biochimiques, nous démontrons que SMRAD51 perturbe les échanges de brins d’ADN dépendant de RAD51 et la formation du filament RAD51-ssDNA. L'expression SMRAD51 conduit à le stresse réplicatif in vitro et in vivo, déclenchant épuisement des progéniteurs. Nous montrons que l’inactivation fonctionnelle de RAD51 chez la souris en croissance (commence 12 à 14 jours après la naissance) déclenche une réponse inflammatoire entraînant la mort de la souris dans quelques jours. Chez la souris adulte, l’inactivation fonctionnelle de RAD51 induit des phénotypes de vieillissement prématuré et diminue la durée de vie avant un possible tumorigenèse. De plus, nous montrons que l'inactivation fonctionnelle de RAD51 inhibe initiation et progression tumorale dans un modèle murin de cancer du sein. Dans l'ensemble, je découvre ici de nouveaux mécanismes pro-vieillissement et anti-tumoraux générés par l'inactivation fonctionnelle de RAD51.