Le complexe CST

Son rôle biologique

Dans les cellules humaines, le complexe CST joue un rôle majeur dans le maintien des télomères. En eet des études ont révélé que CST participe à la réplication des télomères (Miyake et al., 2009; Chen et al., 2012) ; no-tamment en permettant le redémarrage de la fourche de réplication dans la région télomérique (Zhang et al., 2019; Stewart et al., 2012). De même il a été montré que CST est nécessaire pour la synthèse du brin C télomérique (C-strand ll-in)(Feng et al., 2017). La longueur du brin C diminue conti-nuellement en absence de CST indiquant une défaillance dans sa synthèse. En eet le complexe CST permet la synthèse du brin C en recrutant la po-lymérase Polα. CST joue également un rôle de terminateur de l'activité de la télomérase (Chen et al., 2012). Cette étude révèle une compétition entre POT1-TPP1 et CST pour l'accessibilité à l'ADN télomérique. Or nous avons vu que le complexe POT1-TPP1 recrute la télomérase permettant l'élonga-tion de l'extension du brin G en 3'. Cette observal'élonga-tion est renforcée par le fait que la liaison CST avec l'ADN télomérique augmente pendant la phase S / G2, coïncidant avec l'arrêt de l'élongation par la télomérase. Une déplétion de CST permet une activité excessive de la télomérase favorisant l'élonga-tion des télomères. Enn une étude réalisée en 2014 révèle que CST participe également à la réparation de l'ADN induit par des dommages (Wang et al., 2014).

Sa structure

Le complexe CST se présente chez les mammifères sous la forme de l'hété-rotrimère suivant : CTC1, STN1 et TEN1 (Figure 1.27). La sous-unité CTC1 se compose d'un enchaînement de sept domaines OB fold. A ce jour, seuls les domaines OB-E et OB-F ont été identiés comme se liant à l'ADN. Le domaine OB-G présent en C-term permet la liaison avec la sous-unité STN1. L'organisation des domaines structuraux des sous-unités STN1 et TEN1 est très similaire à celle des sous-unités RPA32 et RPA14 du complexe RPA (Fi-gure 1.22) : STN1 et TEN1 possèdent chacune un domaine OB fold, OB-H et OB-I, respectivement ; STN1 possède en C-term deux domaines wHTH (win-ged helix-turn-helix) similaires au domaine WH présent dans la sous-unité

RPA2 et qui est impliqué, notamment, dans l'interaction avec des protéines de réparation de l'ADN. La présence de ces domaines wHTH pourrait expli-quer le rôle de CST dans la réparation de l'ADN. Contrairement à RPA2, STN1 ne possède pas de domaine de phosphorylation en N-term. On no-tera que l'inno-teraction entre CTC1 et STN1 est renforcée par une inno-teraction supplémentaire entre OB-E et wHTH1.

Figure 1.27  Les domaines structuraux et fonctionnels de CST . La structure du complexe CST humain en présence d'ADN a été résolue par l'équipe de Thomas R. Cech par cryo-microscopie électronique en 2020 (résolution 3.0 A) (Lim et al., 2020). La structure globale montre une forme plutôt allongée du complexe ternaire avec les trois sous-unités en enlade (Figure 1.28.A représentation en ruban). La trimérisation des sous-unités de CST est assurée par l'interaction des domaines OB fold : OB-G (CTC1), OB-H (STN1) et OB-I (TEN1) (Figure 1.28.B) OB fold (Figure 1.28.C). Ce mode d'interaction est diérent à celui observé pour le complexe RPA (Fi-gure 1.24.20). La liaison entre CTC1 et STN1 est renforcée par les domaines STN1n (OB-H) et STN1c (wHTH1), reliées avec un petit linker, interagis-sant avec la sous-unité CTC1 en deux positions diérentes : OB-G avec OB-H respectivement (Figure 1.28.A)

Une étude comparative des domaines OB fold des complexes CST et RPA a permis de mettre en évidence des similitudes structurales entre OB-B et OB-C de CTC1 et OB-A et OB-B de RPA1, et OB-G de CTC1 et OB-C RPA1 suggérant que CTC1 et RPA1 ont un ancêtre commun (Annexe 8.3)). Au regard de la similarité structurale existant entre les sous-unités RPA2 et

STN1, et RPA3 et TEN1, nous pouvons supposer que cette ancêtre commun était également un hétérotrimère.

Figure 1.28  Structure du complexe CST résolue par cryo-microscopie électronique en présence d'ADN, 5'-TAGG-3' (PDB :6W6W). (A) STN1n (N-term) et STN1c (C-term) interagissent indé-pendamment avec CTC1 via un petit linker exible ; (B) STN1 et TEN1 n'interagit pas avec CTC1 en utilisant un faisceau d'hélice trimérique comme RPA, au lieu de cela STN1 interagit directement avec un patch hautement conservé présent de CTC1 ; (C) faisceau d'hélice CTC1-STN1 qui est impliqué dans l'assemblage CTC1 (a2 et a3 en rose vif provient de OB-G) et STN1 (a1 en gris provient de OB-H) ; (D) le faisceau d'hélice (a1,a2 et a3) relie OB-A, OB-B et OB-C au reste des domaines OB C-term de CTC1. (Lim et al., 2020)

Son mécanisme de liaison à l'ADN

CTC1 est une protéine OB fold de la même catégorie que POT1 à savoir une protéine qui reconnait des régions monocaténaires spéciques d'acides nucléiques. En eet le complexe CST présente une préférence pour les sé-quences riches en guanines mais pas pour la séquence télomérique (Hom and Wuttke, 2017). En revanche le complexe CST peut se lier de manière moins spécique sur de longs ADN simple brin (Miyake et al., 2009; Chen et al., 2012). Les mécanismes régissant les interactions entre le complexe CST

hu-main et l'ADN simple brin sont encore mal connus. La structure du complexe CST en présence de son ligand d'ADN a permis de montrer que le complexe CST a tendance à dimériser en présence d'un ADN de 18 nucléotides (Figure 1.29). Cette caractéristique a aussi été observée avec son homologue Cdc13 chez la levure S. cerevisiae (Yu et al., 2011). Cependant les données structu-rales des domaines OB fold de CTC1 montrent une plus forte ressemblance avec la sous-unité RPA1 humaine que pour la protéine Cdc13 (Annexe 8.4). Ce résultat est basé sur l'utilisation d'un Z-score calculé avec DALI structural homology (Lim et al., 2020).

Figure 1.29  Modèle de dimérisation du complexe CST en présence d'un ADN de 18 nt(Lim et al., 2020)

1.6 Une structure non canonique de l'ADN