stringtranslate.com

РАД9А

Белок контроля контрольной точки клеточного цикла RAD9A — это белок , который у человека кодируется геном RAD9A . [5] Было показано, что Rad9 индуцирует арест G2 в клеточном цикле в ответ на повреждение ДНК в дрожжевых клетках. Первоначально Rad9 был обнаружен в почкующихся дрожжевых клетках, но также был обнаружен человеческий гомолог, и исследования показали, что молекулярные механизмы контрольных точек S и G2 консервативны у эукариот. [6] Таким образом, то, что обнаружено в дрожжевых клетках, вероятно, будет похоже на клетки человека.

Функция

Этот генный продукт очень похож на S. pombe rad9, белок контрольной точки клеточного цикла, необходимый для остановки клеточного цикла и восстановления повреждений ДНК в ответ на повреждение ДНК. Обнаружено, что этот белок обладает 3'-5'-экзонуклеазной активностью, что может способствовать его роли в распознавании и восстановлении повреждений ДНК. Он образует белковый комплекс контрольной точки с Rad1 и Hus1. Он также известен как комплекс Rad9-Rad1-Hus1 или 9-1-1. Этот комплекс рекрутируется белком контрольных точек Rad17 в места повреждения ДНК, что считается важным для запуска сигнального каскада контрольных точек. Для этого гена было отмечено использование альтернативных сайтов полиА. [7] Этот комплекс играет роль в эксцизионной репарации оснований ДНК. Hus1 связывается и стимулирует ДНК-гликозилазу MYH, которая стимулирует репарацию эксцизионных оснований. [8] Rad9 с наибольшим сродством связывается с ДНК, прикрепляя комплекс к поврежденной ДНК. Rad1 рекрутирует другие базовые факторы исключения. Предыдущие исследования показали, что Rad9 не является необходимым для восстановления ДНК, [9] , но это не означает, что он все еще может играть роль в восстановлении повреждений ДНК. Если Rad9 мутирован, могут существовать другие пути или механизмы репарации ДНК, которые могут компенсировать потерю функции. [8]

Роль в клеточном цикле

Повреждение ДНК может произойти в результате широкого спектра внешних и внутренних стрессоров, активных форм кислорода, радиации и воздействия канцерогенов, и это лишь некоторые из них. В этих случаях специализированные протеинкиназы ATR и ATM распознают поврежденную ДНК и рекрутируют различные белки в поврежденные участки. В результате ATR и ATM привлекают к месту повреждения различные белки, чтобы остановить развитие клеточного цикла перед делением. Во-первых, комплекс 9-1-1 рекрутируется и активируется ATR посредством фосфорилирования и образует кольца в месте повреждения. Комплексу 9-1-1 требуется Rad17-RFC, который независимо рекрутируется в место повреждения в качестве кофактора для связывания с ДНК. Затем на сайт рекрутируется Rad-9, на этот раз без Rad-1 и Hus-1, и снова фосфорилируется с помощью ATR. Эта активация индуцирует образование олигомеров Rad-9 вокруг поврежденных хромосом, которые служат рекрутером CHK-2. По прибытии на место повреждения CHK-2 фосфорилируется с помощью ATR и высвобождается из места повреждения для связывания со своими мишенями, которые ингибируют развитие клеточного цикла. Таким образом, Rad9 служит белком-адаптером, который способствует взаимодействию между ключевыми белками, которые служат в системе контроля клеточного цикла и обеспечивают целостность ДНК до наступления фазы митоза. [10]

Роль/взаимодействия в восстановлении ДНК

В клетках имеется ряд механизмов восстановления ДНК, которые часто активируются в результате различного воздействия радиации, канцерогенов и активных форм кислорода в организме. В таких случаях часто встречаются окислительные повреждения нуклеотидов ДНК. Rad-9 участвует в большинстве механизмов репарации ДНК и играет ключевую роль, поскольку взаимодействует с множеством белков в каждом пути. Например, Rad-9 действует как активатор многих жизненно важных белков, которые отвечают за процесс эксцизионной репарации основания. Во-первых, Rad-9 взаимодействует со многими ДНК-гликозилазами, которые отвечают за восстановление специфических нуклеотидных повреждений, например, ДНК-гликозилазой NEIL1 человека, ДНК-гликозилазой тимина, ДНК-гликозилазой 8-оксогуанина (OGG1). [11] Кроме того, Rad-9, либо как свободно плавающий белок, либо как часть комплекса 9-1-1, взаимодействует с остальными белками, которые являются частью процесса эксцизионной репарации основания, направляя его развитие на различных стадиях. . Он имеет известные взаимодействия с апуриновой/апиримидиновой эндонуклеазой 1 (APE1), полимеразой β (Polβ), эндонуклеазой Flap 1 (FEN1) и ДНК-лигазой I. [12] Во время репликации ДНК может произойти ряд точечных мутаций, в которых нуклеотиды удалены, вставлены или несовпадены, и все это должно быть восстановлено до того, как произойдет митоз. Предполагается, что Rad-9 имеет ряд ключевых взаимодействий с белковыми комплексами репарации ошибочного спаривания MLH1, MSH2, MSH3 и MSH6. Кроме того, известно его взаимодействие в следующих механизмах репарации: эксцизионная репарация нуклеотидов (NER), устойчивость к межцепочечным поперечным связям ДНК и гомологичная рекомбинация (HR) [13].

Роль в апоптозе

Обычно клетки обладают множеством контрольных точек и механизмов восстановления, позволяющих исправить ДНК и восстановить правильную функцию перед митозом. Однако, когда повреждение ДНК слишком велико для механизма восстановления, клетки могут активировать апоптоз, вызывая клеточную смерть. Во время такого события Rad9 сверхэкспрессируется и перемещается в митохондрии. Мотив BH3, расположенный на N-конце белка, ингибирует белки Bcl-2 и Bcl-xL, которые производят антиапоптотическое действие в митохондриях, тем самым способствуя гибели клеток. [14] Во время стрессовых состояний, которые повреждают ДНК, тирозинкиназа C-Abl активирует мотив BH3 путем фосфорилирования Y38, тирозина, расположенного в мотиве BH3, что способствует связыванию rad-9 Bcl-xL, что вызывает апоптоз. [15]

Роль в онкогенезе

Соматические мутации, которые организм накапливает в течение жизни, наряду с различными химическими веществами, которым он подвергается, приводят к развитию рака. Учитывая обширную роль Rad-9 в ингибировании клеточного цикла как части комплекса 9-1-1 и его взаимодействие с белками, ответственными за репарацию ДНК, можно разумно предположить, что Rad-9 выполняет множество подавляющих опухоли функций, при которых его функция теряется. приводит к онкогенезу. Супрессорный эффект Rad-9 также можно увидеть по его решающим функциям по активации апоптоза в случае обширного повреждения ДНК. Учитывая его ключевую роль, сильные мутации Rad-9 могут привести к раку. Однако сложность взаимодействия белков очевидна, поскольку сверхэкспрессия Rad-9 связана со многими формами рака легких и простаты. Более того, ряд исследований показал, что белок Rad-9 необходим для выживания опухолевых клеток. Из-за высокой частоты мутаций, остановки репликации и общего репликативного стресса опухолевые клетки в значительной степени зависят от механизмов повреждения ДНК, чтобы соответствовать требованиям скорости деления. Учитывая эти недавние открытия, Rad-9 был описан как белок с двойной функцией, обладающий онкогенными свойствами, которые необходимы для роста специфических опухолевых клеток, с одной стороны, и супрессорными свойствами, необходимыми для контроля нормального роста клеток. Будущие исследования онкогенных свойств Rad-9 необходимы, чтобы раскрыть всю сложность этого белка и его важность для системы контроля клеточного цикла. [16]

Роль в мейозе

Комплекс RAD9A- RAD1 - HUS1 (9A-1-1) используется для облегчения восстановления двухцепочечных разрывов ДНК, присутствующих во время мейоза [17]. В мейоцитах млекопитающих паралоги RAD9A и HUS1, RAD9B и HUS1B также экспрессируются и, по прогнозам, образуют альтернативные комплексы 9-1-1. Эти комплексы способствуют синапсису гомологичных хромосом , восстановлению двухцепочечных разрывов и передаче сигналов ATR во время мейоза. [17] ATR участвует в обнаружении повреждения ДНК и активации контрольной точки повреждения ДНК , что приводит к остановке клеточного цикла у эукариот . В моделях мышей с условным нокаутом потеря Rad9a в семенниках приводит к сохранению двухцепочечных разрывов ДНК во время профазы мейоза, что приводит к меньшему размеру семенников , уменьшению количества сперматозоидов и снижению фертильности . [17]

История

Rad9 был впервые обнаружен как ген, который способствует остановке клеточного цикла G2 в ответ на повреждение ДНК у Saccharomyces cerevisiae Weinert et al. [9] Группа облучила дрожжевые клетки, чтобы вызвать повреждение ДНК, и протестировала множество различных мутантов. Они протестировали 7 мутантов rad, и все мутанты подверглись аресту G2 как обычно, за исключением одного, мутанта rad9 . Мутант rad9 не подвергся аресту G2, а вместо этого продолжил клеточный цикл, и многие клетки погибли, поскольку ДНК так и не была восстановлена. [9] На основании этого они заподозрили, что Rad9 необходим для остановки клеточного цикла G2. Чтобы подтвердить это, они протестировали двойной мутант rad9 со штаммом rad52 с дефицитом репарации ДНК и обнаружили, что клетка не смогла арестовать G2, что еще раз доказывает, что функционирующий ген Rad9 необходим для индукции ареста G2. Затем они использовали MBC, ингибитор микротрубочек, чтобы синтетически остановить клетку в G2, чтобы проверить, необходим ли ген Rad9 для восстановления ДНК. Было обнаружено, что когда мутант rad9 был арестован в G2, облучен, чтобы вызвать повреждение ДНК, и оставлен в G2 под действием MBC на 4 часа, клетка была способна восстанавливать ДНК и нормально делиться. [9] Этот результат предполагает, что Rad9 не является необходимым для восстановления ДНК. Они пришли к выводу, что Rad9 является важным геном, который имеет решающее значение для остановки клетки в G2 и обеспечивает точность передачи хромосом, но не является необходимым для восстановления ДНК.

Взаимодействия

Rad9 активируется путем множественного фосфорилирования циклин-зависимыми киназами и активирует Rad53 через Mec1 ниже по ходу процесса. [18] Также было показано, что Mrc1 работает совместно, привлекая Rad53 к поврежденной ДНК. [19] После комплекса 9-1-1 Rad9 интенсивно фосфорилируется с помощью Mec1, что может вызвать самоассоциацию большего количества олигомеров Rad9 на хромосомах. Дальнейшее фосфорилирование создает сайты связывания для Rad53, который также активируется Mec1 для достижения своей цели в системе контроля клеточного цикла. Rad9 сам по себе не восстанавливает ДНК, это всего лишь белок-адаптер, который посылает сигнал. [10] Также было показано, что Rad9 взаимодействует с p53 и может даже имитировать определенные функции p53. [6]

Было показано, что Rad9 способен связываться с той же областью промотора, что и р53, которая трансактивирует р21, что останавливает развитие клеточного цикла путем ингибирования циклинов и CDK. Помимо трансактивации p21, Rad9 также может регулировать транскрипцию гена эксцизионной репарации NEIL путем связывания p53-подобных элементов ответа в промоторе гена. [6]

Было показано, что RAD9A взаимодействует с:

Состав

Белок Rad9 содержит карбокси-концевой тандемный повтор мотива BRCT (карбоксильный конец BRCA1), который обнаружен во многих белках, участвующих в восстановлении повреждений ДНК. [33] Этот мотив необходим для функционирования Rad9. Когда мотив BRCT был удален, выживаемость клеток резко снизилась по сравнению с Rad9 дикого типа. Rad9 обычно гиперфосфорилируется после повреждения ДНК. [34] и мутанты rad9 без мотива BRCT не обнаруживали фосфорилирования, поэтому возможно, что сайты фосфорилирования расположены в этом домене. Тот же мутант также не был способен фосфорилировать Rad53 ниже по ходу транскрипции. [34]

Структура белка сложна, так как она является местом расположения функциональных доменов и белковых взаимодействий. Обычно белок состоит из 391 аминокислоты и может быть разделен на 2 части: N-конец и С-конец. N-конец имеет 2 домена, подобных ядерному антигену пролиферирующих клеток (PCNA), которые служат важными сайтами связывания с Rad-1 и Hus-1 для образования комплекса 9-1-1. Мотив BH3, также расположенный на N-конце, имеет решающее значение для связывания с белками семейства Bcl-2 в митохондриях и индукции апоптоза. Наконец, активность 3-5'-экзонуклеазы жизненно важна для репарации ДНК. Между тем, C-конец имеет богатый пролином участок, сигнал ядерной локализации (NLS) и хвост. Все эти области служат важными сайтами связывания для различных компонентов ответа на повреждение ДНК, особенно для NLS, который имеет сайты фосфорилирования серина и треонина. [13]

Рекомендации

  1. ^ abc GRCh38: выпуск Ensembl 89: ENSG00000172613 - Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ abc GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000024824 - Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ "Ссылка на Human PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ "Ссылка на мышь PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ Либерман Х.Б., Хопкинс К.М., Насс М. и др. (ноябрь 1996 г.). «Человеческий гомолог контрольного гена контрольной точки rad9+ Schizosaccharomyces pombe». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 93 (24): 13890–13895. Бибкод : 1996PNAS...9313890L. дои : 10.1073/pnas.93.24.13890 . ЧВК 19459 . ПМИД  8943031. 
  6. ^ abc Либерман Х.Б., Паниграхи С.К., Хопкинс К.М. и др. (апрель 2017 г.). «p53 и RAD9, реакция на повреждение ДНК и регуляция сетей транскрипции». Радиационные исследования . 187 (4): 424–432. Бибкод : 2017RadR..187..424L. дои : 10.1667/RR003CC.1. ПМК 6061921 . ПМИД  28140789. 
  7. ^ «Ген Энтреза: гомолог A RAD9A RAD9 (S. pombe)» .
  8. ^ Аб Хван Б.Дж., Джин Дж., Гюнтер Р. и др. (июль 2015 г.). «Ассоциация зажима контрольной точки Rad9-Rad1-Hus1 с ДНК-гликозилазой MYH и ДНК». Восстановление ДНК . 31 : 80–90. doi :10.1016/j.dnarep.2015.05.004. ПМЦ 4458174 . ПМИД  26021743. 
  9. ^ abcd Weinert TA, Hartwell LH (июль 1988 г.). «Ген RAD9 контролирует реакцию клеточного цикла на повреждение ДНК у Saccharomyces cerevisiae». Наука . 241 (4863): 317–322. Бибкод : 1988Sci...241..317W. дои : 10.1126/science.3291120. ПМИД  3291120.
  10. ^ аб Морган Д.О. (2012). Клеточный цикл: принципы управления . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.
  11. ^ Гуань X, Бай Х, Ши Г и др. (2007). «Сенсор контрольной точки человека Rad9-Rad1-Hus1 взаимодействует с гликозилазой NEIL1 и стимулирует ее». Исследования нуклеиновых кислот . 35 (8): 2463–2472. дои : 10.1093/nar/gkm075. ПМК 1885643 . ПМИД  17395641. 
  12. ^ Гембка А, Туэй М, Смирнова Е и др. (15 апреля 2007 г.). «Зажим контрольной точки, комплекс Rad9-Rad1-Hus1, преимущественно стимулирует активность апуриновой/апиримидиновой эндонуклеазы 1 и ДНК-полимеразы бета при эксцизионном восстановлении длинных участков основания». Исследования нуклеиновых кислот . 35 (8): 2596–2608. дои : 10.1093/nar/gkl1139. ПМК 1885638 . ПМИД  17426133. 
  13. ^ ab Broustas CG, Lieberman HB (март 2012 г.). «Вклад Rad9 в онкогенез». Журнал клеточной биохимии . 113 (3): 742–751. дои : 10.1002/jcb.23424. ПМЦ 3264844 . ПМИД  22034047. 
  14. ^ abc Комацу К., Мияшита Т., Ханг Х. и др. (январь 2000 г.). «Человеческий гомолог S. pombe Rad9 взаимодействует с BCL-2/BCL-xL и способствует апоптозу». Природная клеточная биология . 2 (1): 1–6. дои : 10.1038/71316. PMID  10620799. S2CID  52847351.
  15. ^ Инь Ю, Чжу А, Цзинь Ю.Дж. и др. (июнь 2004 г.). «Человеческий контроль контрольной точки RAD9 / проапоптотический белок может активировать транскрипцию p21». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (24): 8864–8869. Бибкод : 2004PNAS..101.8864Y. дои : 10.1073/pnas.0403130101 . ПМК 428438 . ПМИД  15184659. 
  16. ^ Либерман Х.Б., Бернсток Дж.Д., Брустас К.Г. и др. (февраль 2011 г.). «Роль RAD9 в онкогенезе». Журнал молекулярно-клеточной биологии . 3 (1): 39–43. doi : 10.1093/jmcb/mjq039. ПМК 3107465 . ПМИД  21278450. 
  17. ^ abc Перейра С., Арройо-Мартинес Г.А., Го МЗ и др. (февраль 2022 г.). «Множественные комплексы 9-1-1 способствуют синапсису гомологов, репарации DSB и передаче сигналов ATR во время мейоза млекопитающих». электронная жизнь . 11 . doi : 10.7554/eLife.68677 . ПМЦ 8824475 . ПМИД  35133274. 
  18. ^ Ван Г., Тонг X, Венг С. и др. (октябрь 2012 г.). «Множественное фосфорилирование Rad9 с помощью CDK необходимо для активации контрольной точки повреждения ДНК». Клеточный цикл . 11 (20): 3792–3800. дои : 10.4161/cc.21987. ПМЦ 3495822 . ПМИД  23070520. 
  19. ^ Бакал Дж., Мориэль-Карретеро М., Пардо Б. и др. (ноябрь 2018 г.). «Mrc1 и Rad9 взаимодействуют, регулируя инициацию и удлинение репликации ДНК в ответ на повреждение ДНК». Журнал ЭМБО . 37 (21): e99319. дои : 10.15252/embj.201899319. ПМК 6213276 . ПМИД  30158111. 
  20. ^ Ёсида К., Комацу К., Ван Х.Г. и др. (май 2002 г.). «Тирозинкиназа c-Abl регулирует белок контрольной точки Rad9 человека в ответ на повреждение ДНК». Молекулярная и клеточная биология . 22 (10): 3292–3300. дои : 10.1128/mcb.22.10.3292-3300.2002. ПМЦ 133797 . ПМИД  11971963. 
  21. ^ Ван Л., Сюй CL, Ни Дж. и др. (март 2004 г.). «Человеческий белок контрольной точки hRad9 действует как негативный корегулятор, подавляя трансактивацию андрогенных рецепторов в клетках рака простаты». Молекулярная и клеточная биология . 24 (5): 2202–2213. дои : 10.1128/mcb.24.5.2202-2213.2004. ПМК 350564 . ПМИД  14966297. 
  22. ^ Руал Дж. Ф., Венкатесан К., Хао Т. и др. (октябрь 2005 г.). «К карте протеомного масштаба сети межбелковых взаимодействий человека». Природа . 437 (7062): 1173–1178. Бибкод : 2005Natur.437.1173R. дои : 10.1038/nature04209. PMID  16189514. S2CID  4427026.
  23. ^ Сян С.Л., Кумано Т., Ивасаки С.И. и др. (октябрь 2001 г.). «J-домен Tpr2 регулирует его взаимодействие с проапоптотическим белком и белком контрольной точки клеточного цикла Rad9». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 287 (4): 932–940. дои : 10.1006/bbrc.2001.5685. hdl : 2297/1794 . PMID  11573955. S2CID  20694221.
  24. ^ Кай Р.Л., Ян-Нил Ю., Куэто М.А. и др. (сентябрь 2000 г.). «HDAC1, деацетилаза гистонов, образует комплекс с Hus1 и Rad9, двумя Rad-белками контрольной точки G2/M». Журнал биологической химии . 275 (36): 27909–27916. дои : 10.1074/jbc.M000168200 . ПМИД  10846170.
  25. ^ abc Дюфо В.М., Острайх А.Дж., Вроман Б.Т. и др. (декабрь 2003 г.). «Идентификация и характеристика RAD9B, паралога гена контрольной точки RAD9». Геномика . 82 (6): 644–651. дои : 10.1016/s0888-7543(03)00200-3. ПМИД  14611806.
  26. ^ аб Фолькмер Э, Карниц Л.М. (январь 1999 г.). «Человеческие гомологи Schizosaccharomyces pombe rad1, hus1 и rad9 образуют белковый комплекс, чувствительный к повреждению ДНК». Журнал биологической химии . 274 (2): 567–570. дои : 10.1074/jbc.274.2.567 . PMID  9872989. S2CID  28787137.
  27. ^ аб Гриффит Дж.Д., Линдси-Больц Л.А., Санкар А. (май 2002 г.). «Структуры комплексов человеческого Rad17-фактора репликации C и контрольной точки Rad 9-1-1, визуализированные с помощью глицеринового спрея / низковольтной микроскопии». Журнал биологической химии . 277 (18): 15233–15236. дои : 10.1074/jbc.C200129200 . PMID  11907025. S2CID  24820773.
  28. ^ Аб Хираи I, Ван Х.Г. (июль 2002 г.). «Роль С-концевой области человека Rad9 (hRad9) в ядерном транспорте комплекса контрольных точек hRad9». Журнал биологической химии . 277 (28): 25722–25727. дои : 10.1074/jbc.M203079200 . PMID  11994305. S2CID  35202138.
  29. ^ аб Линдси-Больц Л.А., Бермудес В.П., Гурвиц Дж. и др. (сентябрь 2001 г.). «Очистка и характеристика рад-комплексов контрольной точки повреждения ДНК человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (20): 11236–11241. Бибкод : 2001PNAS...9811236L. дои : 10.1073/pnas.201373498 . ПМЦ 58713 . ПМИД  11572977. 
  30. ^ Бермудес В.П., Линдси-Больц Л.А., Чезаре А.Дж. и др. (февраль 2003 г.). «Загрузка комплекса контрольных точек человека 9-1-1 на ДНК с помощью комплекса загрузчика контрольных точек hRad17-фактора репликации C in vitro». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (4): 1633–1638. Бибкод : 2003PNAS..100.1633B. дои : 10.1073/pnas.0437927100 . ПМК 149884 . ПМИД  12578958. 
  31. ^ Рауэн М., Бертелов М.А., Дюфо В.М. и др. (сентябрь 2000 г.). «Белок контрольной точки человека hRad17 взаимодействует с PCNA-подобными белками hRad1, hHus1 и hRad9». Журнал биологической химии . 275 (38): 29767–29771. дои : 10.1074/jbc.M005782200 . PMID  10884395. S2CID  34505615.
  32. ^ Мякиниеми М., Хиллуккала Т., Тууса Дж. и др. (август 2001 г.). «Белок TopBP1, содержащий домен BRCT, участвует в репликации ДНК и реакции на повреждение». Журнал биологической химии . 276 (32): 30399–30406. дои : 10.1074/jbc.M102245200 . PMID  11395493. S2CID  8367008.
  33. ^ Soulier J, Lowndes NF (май 1999 г.). «Домен BRCT белка контрольной точки Rad9 S. cerevisiae опосредует взаимодействие Rad9-Rad9 после повреждения ДНК». Современная биология . 9 (10): 551–554. Бибкод : 1999CBio....9..551S. дои : 10.1016/S0960-9822(99)80242-5 . PMID  10339432. S2CID  16474654.
  34. ^ аб Сунь З., Сяо Дж., Фэй Д.С. и др. (июль 1998 г.). «Домен Rad53 FHA, связанный с фосфорилированным Rad9 в контрольной точке повреждения ДНК». Наука . 281 (5374): 272–274. Бибкод : 1998Sci...281..272S. дои : 10.1126/science.281.5374.272. ПМИД  9657725.

дальнейшее чтение