Les scientifiques cartographient comment les dommages à l'ADN déclenchent un double marquage chimique sur les histones

**Pourquoi c'est important :** Les modifications post-traductionnelles (PTMs) sont des marqueurs chimiques qui élargissent considérablement la fonction des protéines au-delà de ce qu'encodent les gènes. Lorsque deux PTMs distinctes interagissent chimiquement sur le même site, elles créent des signaux composites d'une complexité hors du commun. Cette étude révèle un tel signal — l'ubiquitylation par liaison ester de l'ADP-ribose sur des résidus sérine — comme un événement cellulaire authentique déclenché par des dommages à l'ADN, un processus directement pertinent pour la stabilité du génome et le vieillissement.

**Ce qui a été étudié :** Les chercheurs se sont concentrés sur RNF114, une E3 ubiquitine ligase recrutée au niveau des lésions de l'ADN via deux domaines de liaison distincts : un domaine zfDi19 qui reconnaît l'ADP-ribose mono (mono-ADPr) et un motif d'interaction avec l'ubiquitine (UIM) qui se lie à l'ubiquitine. En cartographiant les partenaires d'interaction de RNF114 dans des conditions de dommages à l'ADN (traitement par H₂O₂ dans des cellules U2OS), ils ont identifié la E3 ligase de la famille DELTEX, DTX3L, comme partenaire de liaison clé, suggérant que RNF114 pourrait lire un signal composite ADPr-ubiquitine. Ils ont ensuite développé une stratégie protéomique à approches multiples pour identifier précisément les sites de cette double modification dans les cellules.

**Principaux résultats :** L'équipe a identifié la E3 ligase DTX3L — connue pour catalyser l'ubiquitylation par liaison ester de l'ADP-ribose dans des tests biochimiques — comme interacteur de RNF114 dépendant des dommages à l'ADNA. En utilisant une méthode d'enrichissement basée sur les domaines combinés zfDi19 et UIM (appelés ZUD) de RNF114, avec une élution chimique spécifique médiée par l'EDTA pour perturber la liaison mono-ADPr dépendante du zinc, ils ont isolé et cartographié des peptides ADP-ribosyl-ubiquitylés à partir de cellules. Des stratégies protéomiques adaptées aux signatures de masse uniques de cette PTM composite — incluant des recherches en bases de données ouvertes pour les masses delta combinées et l'inspection des ions de fragmentation diagnostiques — ont permis d'identifier des sites de modification sur des histones (dont H2B et H3) et sur PARP1 lui-même. Ils ont également conçu ZUD en un réactif modulaire basé sur SpyTag permettant la détection par western blot de cette double modification, confirmant sa présence dans les cellules par une approche orthogonale.

**Implications :** Ces travaux établissent l'ADP-ribosyl-ubiquitylation sur sérine comme une PTM endogène opérant au sein de la voie de réponse aux dommages à l'ADNA de PARP1. Le fait que les histones et PARP1 — deux régulateurs centraux de la chromatine et de l'intégrité du génome — portent cette marque composite suggère qu'elle pourrait influencer le remodelage de la chromatine, l'efficacité de la réparation de l'ADN et la résolution de la réponse aux dommages. Étant donné que l'activité de PARP1 et sa régulation sont étroitement liées aux phénotypes du vieillissement et aux maladies liées à l'âge, notamment le cancer et la neurodégénérescence, cette couche de signalisation nouvellement caractérisée pourrait avoir une large pertinence biomédicale.

**Limites :** L'étude démontre l'existence et les sites de cette modification composite, mais ne caractérise pas encore pleinement ses conséquences fonctionnelles ni la machinerie enzymatique qui la reverse. La modification apparaît à une faible stœchiométrie, rendant la détection techniquement exigeante et laissant ouvertes des questions sur sa prévalence selon les types cellulaires, les tissus et les agents de stress physiologique au-delà du traitement par H₂O₂.