Agents méthylants c
La sensibilité croisée de certaines souches de bactéries à l’irradiation UV et à l’agent alkylant monofonctionnel MMS, contrairement aux composés discutés jusqu’à présent, ne semble pas être due à une reconnaissance similaire des dommages excisables par la même endonucléase qui reconnaît les dimères de thymine dans l’ADN. L’existence de mutants bactériens sensibles au MMS est une preuve prima facie de l’existence de mécanismes de réparation chez le type sauvage, mais il apparaît maintenant que ce n’est pas une base alkylée en soi qui est reconnue par un mécanisme de réparation mais probablement une rupture simple brin de l’ADN. Après le traitement par MMS, B. subtilis a été inactivé par la formation de cassures à un brin dans l’ADN, que, il a été démontré, B. subtilis de type sauvage peut réparer (Strauss et Wahl, 1964; Prakash et Strauss, 1970); cependant, un mutant sensible au MMS était déficient ou dépourvu de cette capacité. De plus, il a été avancé que la sensibilité croisée observée aux UV ou aux rayons X pourrait être expliquée par la formation de ruptures monocaténaires connues pour être formées par ces derniers agents.
La confirmation de ce point de vue a été obtenue à partir des propriétés d’un mutant de B. subtilis sensible à l’irradiation UV mais pas au MMS (Searashi et Strauss, 1965). Cette méthylation des bases d’ADN, plutôt que les ruptures de brins induites par le MMS, n’évoque aucune réparation d’excision chez B. subtilis a également été clairement démontré par l’absence de perte significative de groupes méthyle de l’ADN de cellules sauvages ou sensibles au cours de plusieurs générations cellulaires. Cette découverte indique la capacité des cellules à répliquer l’ADN méthylé et est compatible avec la capacité de réplication de l’ADN modifié par arylalkylation (Venitt et Tarmy, 1972).
L’étude ci-dessus sur la réparation des dommages de méthylation induits par le MMS dans B. subtilis peut donc être mis en contraste avec d’autres études sur la réparation des dommages causés par l’alkylation introduits par l’agent méthylant monofonctionnel MNNG (Lawley et Orr, 1970) chez E. coli B / r. Il diffère du MMS en produisant une proportion sensiblement plus élevée de résidus O 6-méthylguanine dans l’ADN alkylé. Ce produit ainsi que la 3-méthyladénine et peut−être certains produits non identifiés (matière d’origine sur chromatogrammes sur papier) semblent être sélectivement excisés par rapport à la perte de N-7-méthylguanine de l’ADN des cellules B / r d’E. coli dans des conditions permettant à la fois la croissance et la synthèse de l’ADN. La 3-méthyladénine et l’O 6-méthylguanine, mais pas la matière d’origine, ont également été excisées à partir de cellules Bs–1, mais éventuellement à une vitesse réduite. Lawley et Orr n’ont pas indiqué s’il y avait ou non une différence de survie des cellules B / r et Bs-1 traitées par MNNG qui pourrait indiquer que de telles différences de capacité d’excision reflètent le fonctionnement d’un mécanisme de réparation de l’ADN qui facilite la survie des cellules. Cependant, Kondo et coll. (1970) n’ont rapporté aucune augmentation de la létalité ou de la fréquence de mutation chez E. coli, pour les souches incapables d’exciser les dimères de pyrimidine, après traitement par MNNG, par rapport au MMS. Ceci malgré le fait que l’alkylation de l’ADN par MNNG produit 20 fois plus d’O 6-méthylguanine que celle produite par l’alkylation de l’ADN par MMS (Lawley et al., 1971–1972).
La preuve que cette « perte » de 3-méthyladénine et d’O 6-méthylguanine est médiée par un mécanisme d’excision enzymatique, différent d’une endonucléase UV, provient d’études in vitro sur les propriétés d’une enzyme, désignée endonucléase II, isolée d’E. coli (Friedberg et Goldthwait, 1969). Cette enzyme est capable de rompre les liaisons phosphodiester dans l’ADN qui a été mis en réaction avec l’agent alkylant MMS et de reconnaître des sites dépurinés dans l’ADN. Plus récemment, il a été démontré qu’il libérait de l’O 6-méthylguanine et de la N 3-méthyladénine, mais pas de la N 7-méthylguanine à partir de l’ADN qui avait été méthylé par le cancérogène MNU (Kirtikar et Goldthwait, 1974). L’endonucléase II possède donc clairement de nombreuses fonctions différentes, dont l’une semble capable de rompre les liaisons glycosidiques attachées à certaines purines substituées. D’autre part, il pourrait éventuellement s’agir d’un mélange d’enzymes. L’existence d’une enzyme capable de réaliser de manière similaire ce clivage postulé des liaisons N-glycosidiques (et donc appelée N-glycosidase) a récemment été isolée d’E. coli et a montré qu’elle libérait de l’uracile libre à partir de résidus de cytosine désaminés contenant de l’ADN (Lindahl, 1974). Le site dépuriné résultant peut alors être reconnu et réparé par un autre système enzymatique associé (cf. Verly et Paquette, 1972). Une spécificité d’une préparation d’E. coli a également été observée pour la 3-alkyladénine mais pas pour la 7-alkyladénine par Papirmeister et al. (1970). On a constaté que les résidus de 3-éthyladénine et d’O 6−éthylguanine, mais non de N-7-éthylguanine dans l’ADN formé par réaction de la N-éthyl-N-nitrosourée, étaient également excisés de l’ADN WP2 d’E. coli (Lawley et Warren, 1975). L’excision des produits mineurs de l’alkylation des purines a maintenant été observée in vivo dans des cellules de mammifères et, de plus, une diminution de la capacité d’excision dans certains tissus a été corrélée avec l’identité de l’organe cible pour certains agents cancérigènes alkylants (voir plus loin Section I, C de la Partie B).
L’absence apparente de reconnaissance et d’excision des résidus de N 7-alkylguanine dans l’ADN par un mécanisme de réparation, comme l’indiquent les études de Prakash et Strauss (1970) et de Lawley et Orr (1970), était également évidente dans les études de Kimball et al. (1971a) sur les effets du MMS et du MNNG chez Haemophilus influenzae. Il est donc quelque peu surprenant que ce même résidu semble être reconnu chez Euglena gracilis. Après méthylation avec le N-méthyl-N-nitroso-p-toluènesulfonate, la 7-méthylguanine a été perdue de l’ADN avec une demi-vie de 10 heures (Olson et McCalla, 1969), ce qui est sensiblement plus court que la demi-vie d’environ 5 jours pour une hydrolyse spontanée à pH 7,4 dans un tampon acide citrique–phosphate (Margison et al., 1973). De plus, une souche mutante résistante aurait excisé la N−7-méthylguanine plus rapidement que la souche sensible avec l’apparition de mononucléotides provenant de l’ADN dégradé dans le surnageant cellulaire (Olson et McCalla, 1969). Cette conclusion inattendue mérite donc une enquête plus approfondie. Ces résultats, ainsi que la légère indication d’une perte plus rapide de la 7-méthylguanine de l’ADN du foie de rat in vivo notée par Margison et al. (1973), mais pas par Craddock (1973a), pourrait suggérer que ce substituant d’ADN peut être reconnu par une enzyme de réparation dans certaines circonstances.
Le tableau VI résume les exemples précédents de perte de produits chimiques à partir d’ADN bactérien.