MRN-kompleksi

MRN- kompleksi (MRX-kompleksi hiivassa ) on proteiinikompleksi, joka koostuu proteiineista MRE11 , Rad50 ja Nbs1 (tunnetaan myös nimellä nibriini [1] ihmisillä ja Xrs2 :na hiivassa). Eukaryooteissa MRN/X - kompleksilla on tärkeä rooli DNA:n kaksoisjuostekatkojen alkuperäisessä prosessoinnissa ennen korjausta homologisen rekombinaation tai ei - homologisen pään yhdistämisen kautta . MRN-kompleksi sitoo tehokkaasti kaksijuosteiset katkeamat sekä in vitro että in vivo ja voi toimia katkeamien päiden korjaamisessa ennen korjausta. MRN-kompleksi osallistuu myös ATM - tarkistuspistekinaasin aktivoitumiseen vasteena DNA-vaurioille 2] . ATM:n aktivointi MRN-kompleksin vaikutuksesta sisältää lyhyiden yksijuosteisten oligonukleotidien muodostumisen endonukleaasi Mre11 :n vaikutuksesta [3] .

Toiminnot

Eukaryooteissa MRN-kompleksi on avainosallinen monissa vaiheissa kaksisäikeisten katkeamien korjaamisessa. Se liittyy vaurion havaitsemiseen, solusyklin pysäyttämiseen ennen korjausta, korjausmekanismin valintaan (ei-homologisen päiden yhdistäminen tai homologinen rekombinaatio) ja katkeamisen kahden pään pitämiseen yhdessä ennen korjausta [4] . Mre11:n [5] ja Nbs1:n [6] uskotaan osallistuvan vaurioiden havaitsemiseen . Solusyklin pysähtyminen liittyy ATM-kinaasiaktiivisuuteen, jota säätelevät Mre11 [5] ja Nbs1 [7] . Vain Mre11 on mukana korjausmekanismin valinnassa [8] , kun taas Mre11 ja Rad50 ovat mukana katkaisupäiden kohdistamisessa: Rad50 pitää päät yhdessä [9] ja Mre11 säätää kohdistuksia sitomalla päiden päihin. vaurioituneet kromosomit [10] .

Telomeerit ja niihin liittyvät proteiinit säilyttävät kromosomien päiden eheyden replikaation aikana ja estävät korjauskomplekseja sekoittamasta kromosomin päätä kaksijuosteisen katkeamisen vuoksi. MRN-kompleksi osallistuu telomeerien eheyden ylläpitämiseen sitoutumalla TERF2 -proteiiniin , joka on osa telomeerien päissä sijaitsevaa shelteriinikompleksia [ 11] . Lisäksi Nbs1 tarvitaan telomeerien pidentämiseen telomeraasientsyymin vaikutuksesta [12] . Kun MRN kaatuu ihmissoluissa , ulkonevien DNA-päiden pituus telomeereissä pienenee merkittävästi [13] , mikä voi häiritä T-silmukan oikeaa muodostumista, mikä johtaa telomeerien epävakauteen. Telomeerien pidentyminen syöpäsoluissa , joka tapahtuu vaihtoehtoisen telomeerien pidentymisen ( ALT  ) mekanismilla , riippuu myös MRN-kompleksista, erityisesti Nbs1:stä [14] .

Evoluutio

MRN-kompleksia on tutkittu pääasiassa eukaryooteissa. Kahden tämän kompleksin kolmesta proteiinikomponentista, Mre11 ja Rad50, on kuitenkin osoitettu olevan läsnä arkeissa [15] . Tämä tosiasia viittaa siihen, että eukaryoottisen MRN-kompleksin avainkomponentit olivat peräisin arkeaalisesta esi-isästä. Arkeassa Sulfolobus acidocaldarius Mre11-proteiini on vuorovaikutuksessa Rad50-proteiinin kanssa, ja sillä on ilmeisesti aktiivinen rooli gammasäteilyn kokeellisesti luoman DNA-vaurion korjaamisessa [16] . Lisäksi meioosin aikana Tetrahymenassa Mre11 :tä tarvitaan korjaamaan DNA-vaurioita , tässä tapauksessa kaksoisjuostekatkoja, käyttämällä homologista rekombinaatiota [17] .

Rooli ihmisen sairauksissa

Ihmisten Nbs1:n mutaatiot johtavat harvinaisen geneettisen sairauden kehittymiseen, joka tunnetaan nimellä Nijmegen -vauriooireyhtymä [18] .

MRN-kompleksi liittyy jollain tavalla monien onkologisten sairauksien kehittymiseen. Koska kaksijuosteiset katkokset voivat aiheuttaa solun pahanlaatuisuutta [19] , näyttää siltä, ​​että MRN-kompleksilla on suojaava rooli. Jotkut syöpäsolulinjat kuitenkin yli - MRN-komponentteja normaaleihin somaattisiin soluihin verrattuna, joten MRN-yli- ilmentyminen on elintärkeää joillekin syöpäsoluille. Vaikuttaa uskottavalta, että tämä johtuu siitä, että lisääntynyt replikaatio, joka tapahtuu syöpäsoluissa, vaatii paljon MRN:itä [20] . On kuitenkin yhä enemmän todisteita siitä, että MRN osallistuu kasvaimen alkamiseen ja etäpesäkkeisiin .

Hiirillä vain Nbs1 :een vaikuttavat mutaatiot eivät johda kasvaimen muodostumiseen. Kuitenkin Nbs1 -mutanttihiirillä, jotka ovat myös p53 -poistosähköisiä , kasvaimet ilmaantuvat paljon aikaisemmin kuin villityypin hiirissä [21] . Ilmeisesti mutaatiot Nbs1:ssä eivät johda syöpään p53:n aktiivisuuden vuoksi, eivätkä niiden viattomuuden vuoksi. Hiirillä, joilla on mutantti Nbs1 ja vähentynyt p53:n ilmentyminen, on lisääntynyt B - ja T-solulymfoomien esiintymistiheys, joten lymfoomien yleinen esiintyminen potilailla, joilla on Nijmegenin vauriooireyhtymä, liittyy p53:n inaktivoitumiseen [22] [23 ] ] [24] . Kun MRE11 kaadetaan eri syöpälinjojen soluissa, kasvainsuppressorin p16INK4a ilmentymistaso kolminkertaistuu , mikä aktivoi syöpäsolujen ikääntymistä ja pysäyttää niiden lisääntymisen . Mahdollinen syy on Mre11-proteiinin p16INK4- promoottorin metylaatio [25] .

Mre11:n ilmentymisen suppressio rintasyöpäsolulinjoissa ( MCF-7 ) ja luusyöpäsolulinjoissa (U2OS) vähentää näiden solujen kykyä siirtyä [25] , mikä osoittaa, että MRN edistää etäpesäkkeiden muodostumista. Mre11 knockdown -soluissa matriksin metalloproteinaasien MMP-2 ja MMP-3 ekspressio on vähentynyt , mikä edistää syöpäsolujen leviämistä ja etäpesäkkeitä [26] . Nbs1:n yli-ilmentyminen kaulan ja pään levyepiteelisyöpäsoluissa (HNSCC) aktivoi epiteeli-mesenkymaalisen siirtymän , jolla on kriittinen rooli etäpesäkkeissä. Nbs1-taso sekundaarisen kasvaimen soluissa oli merkittävästi korkeampi kuin primaarisen kasvaimen soluissa, mikä osoittaa positiivisen yhteyden MRN-yli-ilmentymisen ja etäpesäkkeiden välillä [27] . Siten ainakin kaksi kolmesta MRN - alayksiköstä osallistuu etäpesäkkeisiin.

Melkein aina syöpäsoluissa esiintyy lisääntynyttä telomeerien eheyden ylläpitämiseen osallistuvien proteiinien ilmentymistä, mikä varmistaa niiden rajoittamattoman replikaatiopotentiaalin [28] . HNSCC-solulinjoissa Nbs1-poisto, joka johtaa koko MRN-kompleksin vähentyneeseen ilmentymiseen, johtaa telomeerien lyhentymiseen, mikä johtaa lopulta syöpäsolukuolemaan [29] . Jos tällaisia ​​soluja käsitellään poly(ADP-riboosi)polymeraasin (PARP) inhibiittorilla , telomeerien pituus lyhenee entisestään, minkä vuoksi solujen lisääntyminen pysähtyy sekä in vitro että in vivo . PARP-inhibiittorihoito johtaa apoptoosiin BRCA-mutanteissa syöpäsoluissa , ja MRN-kompleksin ilmentymisen väheneminen lisää herkkyyttä PARP-inhibiittorille soluissa, joissa ei ole mutaatioita BRCA:ssa, mikä voi toimia lisämekanismi kasvaimen kasvun hallitsemiseksi [30] .

MRN-kompleksi osallistuu myös joihinkin mekanismeihin, jotka tekevät syöpäsolut herkistymättömäksi kemoterapialle ja sädehoidolle [31] , mikä johtaa DNA-vaurioihin. Mre11-inhibiittori, joka tunnetaan nimellä mirin, estää ATM-kinaasia ohjaamasta G2-M-tarkistuspistettä, joka on tarpeen DNA:n kaksisäikeisen katkeamisen korjaamiseksi [32] . Tämä estää syöpäsoluja korjaamasta DNA:taan kemoterapian tai sädehoidon jälkeen, mikä lisää dramaattisesti niiden herkkyyttä hoidolle. Nbs1:n yli-ilmentyminen HNSCC-soluissa johtaa PI3K/AKT -signalointireitin aktivaatioon , mikä lisää kasvaimen aggressiivisuutta tukahduttamalla apoptoosia [33] .

Muistiinpanot

  1. ↑ Onkologian ja hematologian genetiikan ja sytogenetiikan atlas - NBS1 . Haettu 12. helmikuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 5. helmikuuta 2008.
  2. ↑ Lee JH , Paull TT ATM:n aktivointi DNA:n kaksoisjuosteella murtaa Mre11-Rad50-Nbs1-kompleksin.  (englanti)  // Tiede (New York, NY). - 2005. - 22. huhtikuuta ( nide 308 , nro 5721 ). - s. 551-554 . - doi : 10.1126/tiede.1108297 . — PMID 15790808 .
  3. ↑ Jazayeri A. , Balestrini A. , Garner E. , Haber JE , Costanzo V. Mre11-Rad50-Nbs1-riippuvainen DNA-katkojen käsittely tuottaa oligonukleotideja, jotka stimuloivat ATM-aktiivisuutta.  (englanniksi)  // The EMBO Journal. - 2008. - 23. heinäkuuta ( osa 27 , nro 14 ). - P. 1953-1962 . - doi : 10.1038/emboj.2008.128 . — PMID 18596698 .
  4. ↑ Lamarche BJ , Orazio NI , Weitzman MD MRN-kompleksi kaksisäikeisten murtumien korjaamisessa ja telomeerien ylläpidossa.  (englanniksi)  // FEBS Letters. - 2010. - 10. syyskuuta ( nide 584 , nro 17 ). - P. 3682-3695 . - doi : 10.1016/j.febslet.2010.07.029 . — PMID 20655309 .
  5. ↑ 1 2 Lavin MF ATM ja Mre11-kompleksi tunnistavat ja signaloivat DNA:n kaksoisjuostekatkoja.  (englanniksi)  // Onkogeeni. - 2007. - 10. joulukuuta ( nide 26 , nro 56 ). - P. 7749-7758 . - doi : 10.1038/sj.onc.1210880 . — PMID 18066087 .
  6. ↑ Lukas C. , Falck J. , Bartkova J. , Bartek J. , Lukas J. DNA-vaurion aiheuttama nisäkkäiden tarkistuspisteregulaattorien erillinen spatiotemporaalinen dynamiikka.  (englanniksi)  // Nature Cell Biology. - 2003. - Maaliskuu ( osa 5 , nro 3 ) - s. 255-260 . - doi : 10.1038/ncb945 . — PMID 12598907 .
  7. ↑ Sinä Z. , Chahwan C. , Bailis J. , Hunter T. , Russell P. ATM-aktivointi ja sen rekrytointi vaurioituneeseen DNA:han edellyttää sitoutumista Nbs1:n C-päähän.  (englanniksi)  // Molecular and Cellular Biology. - 2005. - Heinäkuu ( osa 25 , nro 13 ). - P. 5363-5379 . - doi : 10.1128/MCB.25.13.5363-5379.2005 . — PMID 15964794 .
  8. ↑ Shibata A. , Moiani D. , Arvai AS , Perry J. , Harding SM , Genois MM , Maity R. , van Rossum-Fikkert S. , Kertokalio A. , Romoli F. , Ismail A. , Ismalaj E. , Petricci E. , Neale MJ , Bristow RG , Masson JY , Wyman C. , Jeggo PA , Tainer JA DNA:n kaksijuosteisen katkeamisen korjausreitin valintaa ohjaavat erilliset MRE11-nukleaasiaktiivisuudet.  (englanniksi)  // Molecular Cell. - 2014. - 9. tammikuuta ( nide 53 , nro 1 ). - s. 7-18 . - doi : 10.1016/j.molcel.2013.11.003 . — PMID 24316220 .
  9. ↑ de Jager M. , van Noort J. , van Gent DC , Dekker C. , Kanaar R. , Wyman C. Ihmisen Rad50/Mre11 on joustava kompleksi, joka voi sitoa DNA-päitä.  (englanniksi)  // Molecular Cell. - 2001. - marraskuu ( osa 8 , nro 5 ). - s. 1129-1135 . — PMID 11741547 .
  10. ↑ Williams RS , Moncalian G. , Williams JS , Yamada Y. , Limbo O. , Shin DS , Groocock LM , Cahill D. , Hitomi C. , Guenther G. , Moiani D. , Carney JP , Russell P. , Tainer JA Mre11-dimeerit koordinoivat DNA-pään silloittamista ja nukleaasiprosessointia kaksoissäikeen katkeamisen korjauksessa.  (englanniksi)  // Solu. - 2008. - 3. lokakuuta ( nide 135 , nro 1 ). - s. 97-109 . - doi : 10.1016/j.cell.2008.08.017 . — PMID 18854158 .
  11. ↑ Zhu XD , Küster B. , Mann M. , Petrini JH , de Lange T. RAD50/MRE11/NBS1:n solusyklin säätelemä assosiaatio TRF2:n ja ihmisen telomeerien kanssa.  (englanniksi)  // Nature Genetics. - 2000. - Heinäkuu ( osa 25 , nro 3 ) . - s. 347-352 . - doi : 10.1038/77139 . — PMID 10888888 .
  12. ↑ Ranganathan V. , Heine WF , Ciccone DN , Rudolph KL , Wu X. , Chang S. , Hai H. , Ahearn IM , Livingston DM , Resnick I. , Rosen F. , Seemanova E. , Jarolim P. , DePinho , Weaver DT Nijmegenin katkeamisoireyhtymän solujen telomeerin pituusvirheen pelastaminen vaatii NBS:n ja telomeraasikatalyyttisen alayksikön.  (englanti)  // Current Biology : CB. - 2001. - 26. kesäkuuta ( osa 11 , nro 12 ). - s. 962-966 . — PMID 11448772 .
  13. ↑ Chai W. , Sfeir AJ , Hoshiyama H. , Shay JW , Wright W.E. Mre11/Rad50/Nbs1-kompleksin osallistuminen G-ylitysten luomiseen ihmisen telomeereissä.  (englanniksi)  // EMBO Reports. - 2006. - Helmikuu ( osa 7 , nro 2 ). - s. 225-230 . - doi : 10.1038/sj.embor.7400600 . — PMID 16374507 .
  14. ↑ Zhong ZH , Jiang WQ , Cesare AJ , Neumann AA , Wadhwa R. , Reddel RR Telomeerien ylläpidon häiriintyminen MRE11/RAD50/NBS1-kompleksin ehtymisen vuoksi soluissa, jotka käyttävät vaihtoehtoista telomeerien pidentämistä.  (englanniksi)  // The Journal Of Biological Chemistry. - 2007. - 5. lokakuuta ( nide 282 , nro 40 ). - P. 29314-29322 . - doi : 10.1074/jbc.M701413200 . — PMID 17693401 .
  15. ↑ Valkoinen MF Homologinen rekombinaatio arkeassa: keinot oikeuttavat päämäärät.  (englanti)  // Biochemical Society Transactions. - 2011. - tammikuu ( osa 39 , nro 1 ). - s. 15-19 . - doi : 10.1042/BST0390015 . — PMID 21265740 .
  16. ↑ Quaiser A. , ​​Constantinesco F. , White MF , Forterre P. , Elie C. Mre11-proteiini on vuorovaikutuksessa sekä Rad50:n että HerA-bipolaarisen helikaasin kanssa ja rekrytoidaan DNA:han gammasäteilytyksen jälkeen arkeonissa Sulfolobus acidocaldarius.  (englanniksi)  // BMC Molecular Biology. - 2008. - 22. helmikuuta ( nide 9 ). - s. 25-25 . - doi : 10.1186/1471-2199-9-25 . — PMID 18294364 .
  17. ↑ Lukaszewicz A. , Howard-Till RA , Novatchkova M. , Mochizuki K. , Loidl J. MRE11 ja COM1/SAE2 tarvitaan kaksisäikeisen katkeamisen korjaamiseen ja tehokkaaseen kromosomipariutumiseen protistien Tetrahymenan meioosin aikana.  (englanniksi)  // Kromosoma. - 2010. - lokakuu ( osa 119 , nro 5 ) - s. 505-518 . - doi : 10.1007/s00412-010-0274-9 . — PMID 20422424 .
  18. ↑ eMedicine - Nijmegen Breakage Syndrome . Haettu 12. helmikuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 8. tammikuuta 2008.
  19. ↑ Czornak Kamila , Chughtai Sanaullah , Chrzanowska Krystyna H. DNA-korjauksen mysteeri: MRN-kompleksin ja ATM-kinaasin rooli DNA-vaurion korjaamisessa  //  Journal of Applied Genetics. - 2008. - Joulukuu ( osa 49 , nro 4 ) - s. 383-396 . — ISSN 1234-1983 . - doi : 10.1007/BF03195638 .
  20. ↑ Kavitha CV , Choudhary B. , Raghavan SC , Muniyappa K. MRN (Mre11-Rad50-Nbs1) -kompleksialayksiköiden differentiaalinen säätely ja telomeraasiaktiivisuus syöpäsoluissa.  (englanti)  // Biokemiallisen ja biofysikaalisen tutkimuksen viestintä. - 2010. - 3. syyskuuta ( nide 399 , nro 4 ). - s. 575-580 . - doi : 10.1016/j.bbrc.2010.07.117 . — PMID 20682289 .
  21. ↑ Williams BR , Mirzoeva OK , Morgan WF , Lin J. , Dunnick W. , Petrini JH Hiiren malli Nijmegenin katkeamisoireyhtymästä.  (englanti)  // Current Biology : CB. - 2002. - 16. huhtikuuta ( nide 12 , nro 8 ). - s. 648-653 . — PMID 11967151 .
  22. ↑ Difilippantonio S. , Celeste A. , Fernandez-Capetillo O. , Chen HT , Reina San Martin B. , Van Laethem F. , Yang YP , Petukhova GV , Eckhaus M. , Feigenbaum L. , Manova K. , Kruhlak M. , Camerini-Otero RD , Sharan S. , Nussenzweig M. , Nussenzweig A. Nbs1:n rooli Atm-kinaasin aktivoinnissa paljastui humanisoiduissa hiirimalleissa.  (englanniksi)  // Nature Cell Biology. - 2005. - Heinäkuu ( osa 7 , nro 7 ). - s. 675-685 . - doi : 10.1038/ncb1270 . — PMID 15965469 .
  23. ↑ Gładkowska-Dura M. , Dzierzanowska-Fangrat K. , Dura WT , van Krieken JH , Chrzanowska KH , van Dongen JJ , Langerak AW . Ainutlaatuinen morfologinen lymfoomispektri Nijmegenin katkeamisoireyhtymän (NBS) potilailla, joilla on korkea peräkkäisten imusolmukkeiden muodostumistaajuus.  (englanniksi)  // The Journal Of Pathology. - 2008. - marraskuu ( osa 216 , nro 3 ) - s. 337-344 . - doi : 10.1002/polku.2418 . — PMID 18788073 .
  24. ↑ Steffen J. , Maneva G. , Popławska L. , Varon R. , Mioduszewska O. , Sperling K. Lisääntynyt maha-suolikanavan lymfooman riski 657del5 NBS1 -geenimutaation kantajilla.  (englanniksi)  // International Journal Of Cancer. - 2006. - 15. joulukuuta ( nide 119 , nro 12 ). - s. 2970-2973 . - doi : 10.1002/ijc.22280 . — PMID 16998789 .
  25. ↑ 1 2 Gao R. , Singh R. , Kaul Z. , Kaul SC , Wadhwa R. Targeting of DNA Damage Signaling Pathway Induced Senescence and Redduced Migration of Cancer cells.  (englanti)  // The Journals Of Gerontology. A-sarja, biologiset tieteet ja lääketieteet. - 2015. - Kesäkuu ( osa 70 , nro 6 ). - s. 701-713 . doi : 10.1093 / gerona/glu019 . — PMID 24747666 .
  26. ↑ Kessenbrock K. , Plaks V. , Werb Z. Matriisin metalloproteinaasit: kasvaimen mikroympäristön säätelijät.  (englanniksi)  // Solu. - 2010. - 2. huhtikuuta ( nide 141 , nro 1 ). - s. 52-67 . - doi : 10.1016/j.cell.2010.03.015 . — PMID 20371345 .
  27. ↑ Voulgari A. , Pintzas A. Epiteeli-mesenkymaalinen siirtyminen syövän etäpesäkkeissä: mekanismit, markkerit ja strategiat lääkeresistenssin voittamiseksi klinikalla.  (englanniksi)  // Biochimica Et Biophysica Acta. - 2009. - Joulukuu ( osa 1796 , nro 2 ) - s. 75-90 . - doi : 10.1016/j.bbcan.2009.03.002 . — PMID 19306912 .
  28. ↑ Reddel RR Telomeerien ylläpitomekanismit syövässä: kliiniset vaikutukset.  (englanti)  // Current Pharmaceutical Design. - 2014. - Vol. 20 , ei. 41 . - P. 6361-6374 . — PMID 24975603 .
  29. ↑ Lajud SA , Nagda DA , Yamashita T. , Zheng J. , Tanaka N. , Abuzeid WM , Civantos A. , Bezpalko O. , O'Malley Jr. BW , Li D. DNA-korjauksen ja telomeerien ylläpidon kaksoishäiriö pään ja kaulan syövän hoidossa.  (englanniksi)  // Clinical Cancer Research : American Association for Cancer Researchin virallinen lehti. - 2014. - 15. joulukuuta ( osa 20 , nro 24 ). - P. 6465-6478 . - doi : 10.1158/1078-0432.CCR-14-0176 . — PMID 25324139 .
  30. ↑ Farmer H. , McCabe N. , Lord CJ , Tutt AN , Johnson DA , Richardson TB , Santarosa M. , Dillon KJ , Hickson I. , Knights C. , Martin NM , Jackson SP , Smith GC , Ashworth A. Kohdistus DNA-korjausvirhe BRCA-mutanttisoluissa terapeuttisena strategiana.  (englanniksi)  // Luonto. - 2005. - 14. huhtikuuta ( nide 434 , nro 7035 ). - s. 917-921 . - doi : 10.1038/luonto03445 . — PMID 15829967 .
  31. ↑ Skvortsov S. , Debbage P. , Lukas P. , Skvortsova I. DNA:n korjauksen ja syövän kantasoluihin (CSC) liittyvien intrasellulaaristen reittien välinen ristikuuluminen.  (englanniksi)  // Syöpäbiologian seminaarit. - 2015. - huhtikuu ( osa 31 ). - s. 36-42 . - doi : 10.1016/j.semcancer.2014.06.002 . — PMID 24954010 .
  32. ↑ Kuroda S. , Urata Y. , Fujiwara T. Ataksia-telangiektasia mutatoitunut ja Mre11-Rad50-NBS1-kompleksi: lupaavia kohteita radioherkistykselle.  (englanniksi)  // Acta Medica Okayama. - 2012. - Vol. 66 , nro. 2 . - s. 83-92 . — PMID 22525466 .
  33. ↑ Chang F. , Lee JT , Navolanic PM , Steelman LS , Shelton JG , Blalock WL , Franklin RA , McCubrey JA PI3K/Akt-reitin osallistuminen solusyklin etenemiseen, apoptoosiin ja neoplastiseen transformaatioon: syövän kemoterapian kohde.  (englanti)  // Leukemia. - 2003. - maaliskuu ( osa 17 , nro 3 ). - s. 590-603 . - doi : 10.1038/sj.leu.2402824 . — PMID 12646949 .