Репарация двунитевых разрывов ДНК

Двунитевые разрывы ДНК (double strand breaks, DSB), возникающие как под влиянием экзогенных и эндогенных генотоксикантов, так и в ходе нормальных матричных процессов, репариру-ются путем гомологичной рекомбинации (homologous recombination, HR), а также воссоединением негомологичных концов (non-homo-logous end joining, NHEJ). Эти пути репарации, схематически показанные на рис. 2.4, детально обсуждаются в обзорах [Li, Heyer, 2008; Lieber, 2008; Mladenov, Iliakis, 2011; Lans et al., 2012].

BRCA/FANC путь репарации ДНК. В репарации двунитевых разрывов ДНК, вызванных ионизирующей радиацией, митомицином С (ММС) или другими генотоксикантами, участвует комплекс BRCA/FANC протеинов, первый из которых относится к онкосупрессорам и связан с семейным раком молочной железы и яичника, а второй ассоциирован с наследственным заболеванием - анемией Фанкони [Olopade, Wei, 2003].

Эта система репарации включает протеин FANCD2, который функционирует на пересечении двух сигнальных путей (рис. 2.5). В ответ на двунитевые разрывы ДНК, индуцированные ионизирующей радиацией, ATM-киназа фосфорилирует нибрин (NBS1). Фосфорилирование NBS1 требуется для последующего фосфорилирования протеина FANCD2 в положении серин-222, что приводит к активации checkpoint механизма в S фазе. В ответ на повреждение ДНК, в том числе агентами, вызывающими сшивки, комплекс белков FA (Fanconi anemia) «убиквитинирует» (присоединяет мономер убиквитин) к FANCD2 в положении лизин-561. Активированный протеин перемещается в фокус репарации ДНК, который содержит протеин BRCA1 и белковый комплекс BRCA2/FANCD1.

Двунитевой разрыв

МИШШШ шшпим

. RPA RAD51

]И1И1111111111111П1ТПИ^

Факторы синапсиса

I

М1ИШТ1 '111111 ‘МИГ

Факторы «резолюции» и «диссолюции»

I 2>^ .............I...........

Рис. 2.4. Репарация двунитевых разрывов ДНК (DSB repair) (адаптировано из [Lans et al., 2012]) NHEJ: Ku70, Ku80 - комплекс двух субъединиц, действующих самостоятельно как ДНК-геликазы; комплекс связывается с поврежденным сайтом и подключает ДНК-протеинкиназу, RAD50-MRE11-XRS2 репарационный комплекс у эукариот (или ARTEMIS-комплекс нуклеаз у млекопитающих), а также ХКСС4/ДНК-лигазу, для воссоединения негомологичных концов. HR: запускается ATM-киназой, которая подключает MRN комплекс, содержащий протеины MRE11, RAD50 и NBS1. RPA - репликационный протеин А, который связывается с однонитевыми разрывами ДНК у эукариот, поддерживает молекулу ДНК в «расплетенном» состоянии для прохождения репликации, вступает во взаимодействие с RAD51 (главным партнером в гомологичной рекомбинации, осуществляющим поиск гомологии для последующего спаривания нуклеотидов)

Двойной разрыв ДНК (DSB) после облучения

Двойной разрыв ДНК (DSB), индуцированный облучением, ММС или др. агентами

Репарация ДНК

Рис. 2.5. BRCA/FANC путь репарации ДНК (адаптировано из [Olopade, Wei, 2003]). FANCD2 - протеин, ассоциированный с анемией Фанкони, необходим для поддержания стабильности хромосом, так как задействован вместе с протеинами BRCA1 и BRCA2 в репарации ДНК путем прямой гомологичной рекомбинации. BRCA1 и BRCA2 протеины относятся к опухолевым супрессорам, участвуют в репарации двунитевых разрывов ДНК, убиквитинировании, регуляции транскрипции

Комплекс BRCA2/FANCD1 присоединяется KRAD51 и ДНК, способствуя репарационному ответу. Убиквитинированный Ub-FANCD2 взаимодействует с комплексом NBS1-MRE11-RAD50 (NMR) на сайте повреждения ДНК в ядре. Комплекс NMR содержит нибрин (NBS1), MRE11, обладающий эндонуклеазной активностью по от-но-шению к однонитевой ДНК и 3’-5’ - экзонуклеазной активностью по отношению к двунитевой ДНК, и RAD50, который связывается со свободными концами ДНК, поддерживая их в тесной близости. Этот комплекс играет центральную роль не только в репарации двунитевых разрывов ДНК, но в рекомбинации ДНК и мейозе. Показано также, что BRCA/FANC путь репарации ДНК участвует в устранении поперечных сшивок ДНК-белок, вызванных алифатическими моноальдегидами, что указывает на существенный вклад дефектов этой системы в этио-логию рака у пациентов с анемией Фанкони [Ridpath et al., 2007].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >