Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Соединение концов, опосредованное микрогомологией ( MMEJ ), также известное как альтернативное негомологичное соединение концов ( Alt-NHEJ ), является одним из путей восстановления двухцепочечных разрывов в ДНК. Согласно обзору McVey и Lee [1], основным отличительным свойством MMEJ является использование микрогомологичных последовательностей во время выравнивания разорванных концов перед соединением, тем самым приводя к делециям, фланкирующим исходный разрыв. MMEJ часто ассоциируется с хромосомными аномалиями, такими как делеции, транслокации, инверсии и другие сложные перестройки.

Существует несколько путей восстановления двухцепочечных разрывов, в основном негомологичное соединение концов (NHEJ), гомологичная рекомбинация (HR) и MMEJ. NHEJ непосредственно соединяет оба конца двухцепочечного разрыва и является относительно точным, хотя иногда встречаются небольшие (обычно менее нескольких нуклеотидов) вставки или делеции. HR очень точен и использует сестринскую хроматиду в качестве шаблона для точного восстановления DSB. MMEJ отличается от этих других механизмов репарации за счет использования микрогомологичных последовательностей для выравнивания разорванных цепей. Это приводит к частым делециям, а иногда и вставкам, которые намного больше, чем производимые NHEJ (необходима ссылка). MMEJ полностью независим от классического NHEJ и не зависит от основных факторов NHEJ, таких какБелок Ku , ДНК-PK или лигаза IV. [2]

В MMEJ восстановление DSB инициируется резекцией конца нуклеазой MRE, оставляя однонитевые выступы. [3] Эти одноцепочечные выступы отжигаются на микрогомологиях, которые представляют собой короткие области комплементарности, часто из 5-25 пар оснований, между двумя цепями. Специализированная форма MMEJ, называемая полимеразным тета-опосредованным соединением концов (TMEJ), способна восстанавливать разрывы с использованием гомологии ≥1 п.н. [4] [5] Хеликазный домен ДНК-полимеразы тета обладает АТФ-зависимой активностью отжига одной нити и может способствовать отжигу микрогомологий. [6] После отжига любые выступающие основания (створки) удаляются нуклеазами, такими как Fen1, а пробелы заполняются ДНК-полимеразой тета. [7]Эта способность полимеразы тета заполнять промежутки помогает стабилизировать отжиг концов с минимальной комплементарностью. Помимо следов микрогомологии, мутационная сигнатура полимеразы тета также состоит из (нечастых) шаблонных вставок, которые, как полагают, являются результатом прерванного зависящего от шаблона расширения, за которым следует повторный отжиг на вторичных гомологичных последовательностях. [5]

Регуляция клеточного цикла [ править ]

Ремонт MMEJ низкий в фазе G0 / G1, но увеличивается во время S-фазы и фазы G2 клеточного цикла. [3] Напротив, NHEJ действует на протяжении всего клеточного цикла, а гомологичная рекомбинация (HR) действует только на поздних стадиях S и G2.

Выбор пути восстановления двухцепочечного разрыва [ править ]

Выбор того, какой путь использовать для восстановления двухцепочечного разрыва, является сложным. В большинстве случаев на MMEJ приходится небольшая часть (10%) репарации двухцепочечных разрывов, наиболее вероятно в случаях, когда двухцепочечный разрыв резецирован, но сестринская хроматида недоступна для гомологичной рекомбинации. [3] Клетки, дефицитные по классическому NHEJ или HR, обычно демонстрируют повышенный MMEJ. Человеческие гомологичные рекомбинантные факторы подавляют мутагенный MMEJ следующих двухцепочечной резекции разрыва. [8]

Требуются гены [ править ]

Система биохимического анализа показывает, что для соединения концов , опосредованного микрогомологией , требуется не менее 6 генов: FEN1 , лигаза III , MRE11 , NBS1 , PARP1 и XRCC1 . [9] Все шесть из этих генов активируются при одном или нескольких раках. У человека ДНК-полимераза тета, кодируемая геном POLQ, играет центральную роль в опосредованном микрогомологией соединении концов. [7] Полимераза тета использует свой геликазный домен для вытеснения репликационного белка А (RPA) с концов ДНК и способствует микрогомологическому отжигу. [6] Полимераза тета также использует свою полимеразную активность для проведения замещающего синтеза, который помогает стабилизировать парные концы.

В раке [ править ]

Примерно у половины всех случаев рака яичников отсутствует гомологичная рекомбинация (HR). Эти HR-дефицитные опухоли активируют полимеразу тета (POLQ), что приводит к увеличению MMEJ. [10] Эти опухоли чрезмерно зависят от MMEJ, поэтому нокдаун полимеразы тета приводит к значительной летальности. В большинстве типов клеток MMEJ вносит незначительный вклад в репарацию двухцепочечных разрывов. Повышенная зависимость HR-дефицитных опухолей от MMEJ может представлять собой возможную лекарственную мишень для лечения рака.

MMEJ всегда включает в себя инсерции или делеции, так что это мутагенный путь. [11] Клетки с повышенным MMEJ могут иметь более высокую геномную нестабильность и предрасположенность к развитию рака, хотя это не было продемонстрировано напрямую.

У рачка [ править ]

Penaeus monodon - это морское ракообразное, которое широко потребляется из-за своей пищевой ценности. Ремонт двухцепочечных разрывов в этом организме может происходить с помощью HRR, но NHEJ не обнаруживается. [12] Хотя HRR, по-видимому, является основным путем репарации двухцепочечных разрывов, MMEJ также играет значительную роль в репарации двухцепочечных разрывов ДНК. [12]

Ссылки [ править ]

  1. ^ McVey М, Ли SE (ноябрь 2008). «Ремонт двухцепочечных разрывов MMEJ (режиссерский разрез): удаленные последовательности и альтернативные окончания» . Тенденции в генетике . 24 (11): 529–38. DOI : 10.1016 / j.tig.2008.08.007 . PMC  5303623 . PMID  18809224 .
  2. ^ Simsek D, Jasin M (апрель 2010). «Альтернативное концевое соединение подавляется каноническим компонентом NHEJ Xrcc4-лигазой IV во время образования хромосомной транслокации» . Структурная и молекулярная биология природы . 17 (4): 410–6. DOI : 10.1038 / nsmb.1773 . PMC 3893185 . PMID 20208544 .  
  3. ^ a b c Чыонг Л.Н., Ли И, Ши Л.З., Хван ПЙ, Хе Дж, Ван Х и др. (Май 2013). «Опосредованное микрогомологией соединение концов и гомологичная рекомбинация разделяют начальный этап резекции концов для восстановления двухцепочечных разрывов ДНК в клетках млекопитающих» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (19): 7720–5. Bibcode : 2013PNAS..110.7720T . DOI : 10.1073 / pnas.1213431110 . PMC 3651503 . PMID 23610439 .  
  4. ^ Roerink SF, Ван Schendel R, Tijsterman M (июнь 2014). «Полимераза тета-опосредованное соединение концов связанных с репликацией разрывов ДНК в C. elegans» . Геномные исследования . 24 (6): 954–62. DOI : 10.1101 / gr.170431.113 . PMC 4032859 . PMID 24614976 .  
  5. ^ a b Schimmel J, van Schendel R, den Dunnen JT, Tijsterman M (сентябрь 2019 г.). "Шаблонные вставки: дымящийся пистолет для полимеразного тета-опосредованного соединения концов" . Тенденции в генетике . 35 (9): 632–644. DOI : 10.1016 / j.tig.2019.06.001 . PMID 31296341 . 
  6. ^ a b Mateos-Gomez PA, Kent T, Deng SK, McDevitt S, Kashkina E, Hoang TM, et al. (Декабрь 2017 г.). «Хеликазный домен Polθ противодействует RPA, продвигая alt-NHEJ» . Структурная и молекулярная биология природы . 24 (12): 1116–1123. DOI : 10.1038 / nsmb.3494 . PMC 6047744 . PMID 29058711 .  
  7. ^ a b Sfeir A, Symington LS (ноябрь 2015 г.). «Соединение концов, опосредованное микрогомологией: резервный механизм выживания или специальный путь?» . Направления биохимических наук . 40 (11): 701–714. DOI : 10.1016 / j.tibs.2015.08.006 . PMC 4638128 . PMID 26439531 .  
  8. ^ Ahrabi S, S Sarkar, Пфистер SX, Pirovano G, Хиггинс GS, Портер AC, Хамфри TC (июль 2016). «Роль факторов гомологичной рекомбинации человека в подавлении концевых соединений, опосредованных микрогомологией» . Исследования нуклеиновых кислот . 44 (12): 5743–57. DOI : 10.1093 / NAR / gkw326 . PMC 4937322 . PMID 27131361 .  
  9. ^ Шарма S, Javadekar SM, Пандей M, M Шривастава, Кумари R, Raghavan SC (март 2015). «Гомология и ферментативные требования к альтернативному соединению концов, зависящему от микрогомологии» . Смерть клетки и болезнь . 6 (3): e1697. DOI : 10.1038 / cddis.2015.58 . PMC 4385936 . PMID 25789972 .  
  10. ^ Ceccaldi R, Ль JC, Амунугам R, Хайд I, Примакк В, Petalcorin М. И. и др. (Февраль 2015 г.). «Опухоли с дефицитом гомологичной рекомбинации зависят от Polθ-опосредованной репарации» . Природа . 518 (7538): 258–62. Bibcode : 2015Natur.518..258C . DOI : 10,1038 / природа14184 . PMC 4415602 . PMID 25642963 .  
  11. ^ Лян L, Дэн L, Chen Y, Li GC, Шао C, Tischfield JA (сентябрь 2005). «Модуляция присоединения концов ДНК ядерными белками» . Журнал биологической химии . 280 (36): 31442–9. DOI : 10.1074 / jbc.M503776200 . PMID 16012167 . 
  12. ^ а б Шривастава С., Дахал С., Найду С.Дж., Ананд Д., Гопалакришнан В., Кулот Валаппил Р., Рагхаван СК (апрель 2017 г.). «Ремонт двунитевого разрыва ДНК у Penaeus monodon преимущественно зависит от гомологичной рекомбинации» . Исследования ДНК . 24 (2): 117–128. DOI : 10,1093 / dnares / dsw059 . PMC 5397610 . PMID 28431013 .  

Общие ссылки [ править ]

  • Ремонт двухцепочечных разрывов MMEJ (режиссерский разрез): удаленные последовательности и альтернативные окончания
  • Восстановление двухцепочечных разрывов ДНК при раке мочевого пузыря человека подвержено ошибкам и связано с соединением концов, связанным с микрогомологией
  • Отличительные различия в репарации двухцепочечных разрывов ДНК между нормальными клетками уротелиальной и уротелиальной карциномы