Idi na sadržaj

Mikrohomologno posredovano spajanje kraja

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Mikrohomologno posredovano spajanje kraja
Identifikatori
Aliasi
Vanjski ID-jeviGeneCards: [1]
Ortolozi
VrsteČovjekMiš
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNK)

n/a

n/a

RefSeq (bjelančevina)

n/a

n/a

Lokacija (UCSC)n/an/a
PubMed pretragan/an/a
Wikipodaci
Pogledaj/uredi – čovjek

Mikrohomologno posredovano spajanje kraja (MMEJ), također poznato kao alternativno nehomologno spajanje krajeva (Alt-NHEJ) je jedan od puteva za popravku dvolančanih prekida u DNK. Kako su recenzirali McVey i Lee,[1] najvažnija prepoznatljiva osobina MMEJ-a je upotreba mikrohomolognih sekvenci tokom poravnanja slomljenih krajeva prije spajanja, što dovodi do delecije koja okružuju originalni prekid. MMEJ se često povezuje s hromosomskim abnormalnostima kao što su delecije, translokacije, inverzije i druga složena preuređivanja.

Postoji više puteva za popravak prekida dvostrukih lanaca, uglavnom nehomologmim spajanjem krajeva (NHEJ), homologna rekombinacija (HR) i MMEJ. NHEJ direktno spaja oba kraja prekida dvostrukog lanca i relativno je precizan, iako se ponekad javljaju male (obično manje od nekoliko nukleotida) insercije ili delecije. HR je vrlo precizan i koristi sestrinske hromatide kao šablon za precizan popravak DSB-a. MMEJ se razlikuje od ovih drugih mehanizama popravka po upotrebi mikrohomolognih sekvenci za poravnavanje prekinutih niti. Ovo rezultira čestim delecijama i povremenim insercijama koja su mnogo veća od onih koje proizvodi NHEJ. MMEJ je potpuno nezavisan od klasičnog NHEJ i ne oslanja se na NHEJ osnovne faktore kao što su protein Ku, DNK-PK ili ligaza IV.[2]

U MMEJ, popravak DSB-a je iniciran krajnjom resekcijom pomoću MRE nukleaze, ostavljajući jednolančane prevjese.[3] Ovi jednolančani prevjesi se aneliraju na mikrohomologijama, koje su kratke regije komplementarnosti, često 5-25 parova baza, između dva lanca. Specijalizirani oblik MMEJ-a, nazvan polimerazom teta-posredovano spajanje kraja (TMEJ), može popraviti prekide koristeći homologije ≥1 bp.[4][5] Domen helikaze teta DNK polimeraze posjeduje ATP-zavisnu jednolančanu aktivnost aneliranja i može promovirati aneliranje mikrohomologija.[6] Nakon aneliranja, sve previsoke baze (preklopi) uklanjaju se nukleazama, kao što je Fen1, a praznine se popunjavaju DNK polimerazom teta.[7] Ova sposobnost popunjavanja praznina teta polimeraze pomaže u stabilizaciji aneliranja krajeva uz minimalnu komplementarnost. Osim mikrohomolognih otisaka, mutacijski potpis polimeraze teta se također sastoji od (rijetkih) šablonskih umetaka, za koje se smatra da su rezultat prekinute ekstenzije ovisne o šablonu, nakon čega slijedi ponovno aneliranje na sekundarnim homolognim sekvencama.[5]

Regulacija ćelijskog ciklusa

[uredi | uredi izvor]

Popravak MMEJ je nizak u G0/G1 fazi, ali je povećan tokom S-faza i G2-faze ćelijskog ciklusa.[3] Nasuprot tome, NHEJ djeluje tokom cijelog ćelijskog ciklusa, a homologna rekombinacija (HR) djeluje samo u kasnim S i G2.

Izbor puta popravka dvostrukog lanca

[uredi | uredi izvor]

Izbor puta koji će se koristiti za popravak prekida dvostrukog lanca je složen. U većini slučajeva, MMEJ čini manji udio (10%) popravka dvostrukog lanca, najvjerovatnije u slučajevima kada je dvostruki lanac reseciran, ali sestrinska hromatida nije dostupna za homolognu rekombinaciju.[3] Ćelije koje imaju nedostatak bilo klasičnog NHEJ ili HR obično pokazuju povećani MMEJ. Ljudski faktori homologne rekombinacije potiskuju mutageni MMEJ nakon resekcije dvolančanog prekida.[8]

Potrebni geni

[uredi | uredi izvor]

Biohemijski sistem ispitivanja pokazuje da je najmanje šest gena potrebno za mikrohomologni posredovano spajanje krajeva: FEN1, Ligaza III, MRE11, NBS1, PARP1 i XRCC1.[9] Svih šest ovih gena su regulirani u jednom ili više karcinoma. Kod ljudi, DNK-polimeraza teta, kodirana genom POLQ, ima centralnu ulogu u spajanju krajeva posredovanu mikrohomologijom.[7] Polimeraza teta koristi svoj domen helikaze da istisne replikacijski protein A (RPA ) sa krajeva DNK i promoviraju mikrohomolognoo aneliranje.[6] Polimeraza teta također koristi svoju aktivnost polimeraze za sprovođenje sinteze popunjavanja, što pomaže u stabilizaciji uparenih krajeva.

Helikaza Q, koja je konzervirana kod ljudi, neophodna je za polimerazu teta-nezavisnu MMEJ, kao što je pokazano analizom mutacijskog otiska u Caenorrhabditis elegans.[10]

Kod kancera

[uredi | uredi izvor]

Otprilike polovina svih karcinoma jajnika ima nedostatak homologne rekombinacije (HR). Ovi tumori s nedostatkom HR povećavaju regulaciju teta polimeraze (POLQ), što rezultira povećanjem MMEJ.[11] Ovi tumori se previše oslanjaju na MMEJ, tako da obaranje teta polimeraze rezultira značajnom smrtnošću. U većini tipova ćelija, MMEJ daje manji doprinos popravljanju prekida dvostrukog lanca. Hiperpouzdanje tumora s nedostatkom HR na MMEJ može predstavljati moguću metu lijeka za liječenje raka.

MMEJ uvijek uključuje insercije ili delecije, tako da je to mutageni put.[12] Ćelije sa povećanim MMEJ mogu imati veću genomsku nestabilnost i predispoziciju za razvoj raka, iako to nije direktno pokazano.

Penaeus monodon je morski rak koji se široko konzumira zbog svoje nutritivne vrijednosti. Popravak dvolančanih prekida u ovom organizmu može se desiti pomoću HRR-a, ali NHEJ se ne može otkriti.[13] Dok se čini da je HRR glavni put popravka dvolančanog prekida, za MMEJ je također utvrđeno da ima značajnu ulogu u popravci dvolančanih prekida DNK.[13]

Reference

[uredi | uredi izvor]
  1. ^ McVey M, Lee SE (novembar 2008). "MMEJ repair of double-strand breaks (director's cut): deleted sequences and alternative endings". Trends in Genetics. 24 (11): 529–538. doi:10.1016/j.tig.2008.08.007. PMC 5303623. PMID 18809224.
  2. ^ Simsek D, Jasin M (april 2010). "Alternative end-joining is suppressed by the canonical NHEJ component Xrcc4-ligase IV during chromosomal translocation formation". Nature Structural & Molecular Biology. 17 (4): 410–416. doi:10.1038/nsmb.1773. PMC 3893185. PMID 20208544.
  3. ^ a b c Truong LN, Li Y, Shi LZ, Hwang PY, He J, Wang H, et al. (maj 2013). "Microhomology-mediated End Joining and Homologous Recombination share the initial end resection step to repair DNA double-strand breaks in mammalian cells". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (19): 7720–7725. Bibcode:2013PNAS..110.7720T. doi:10.1073/pnas.1213431110. PMC 3651503. PMID 23610439.
  4. ^ Roerink SF, van Schendel R, Tijsterman M (juni 2014). "Polymerase theta-mediated end joining of replication-associated DNA breaks in C. elegans". Genome Research. 24 (6): 954–962. doi:10.1101/gr.170431.113. PMC 4032859. PMID 24614976.
  5. ^ a b Schimmel J, van Schendel R, den Dunnen JT, Tijsterman M (septembar 2019). "Templated Insertions: A Smoking Gun for Polymerase Theta-Mediated End Joining". Trends in Genetics (jezik: English). 35 (9): 632–644. doi:10.1016/j.tig.2019.06.001. PMID 31296341. S2CID 195892718.CS1 održavanje: nepoznati jezik (link)
  6. ^ a b Mateos-Gomez PA, Kent T, Deng SK, McDevitt S, Kashkina E, Hoang TM, et al. (decembar 2017). "The helicase domain of Polθ counteracts RPA to promote alt-NHEJ". Nature Structural & Molecular Biology. 24 (12): 1116–1123. doi:10.1038/nsmb.3494. PMC 6047744. PMID 29058711.
  7. ^ a b Sfeir A, Symington LS (novembar 2015). "Microhomology-Mediated End Joining: A Back-up Survival Mechanism or Dedicated Pathway?". Trends in Biochemical Sciences. 40 (11): 701–714. doi:10.1016/j.tibs.2015.08.006. PMC 4638128. PMID 26439531.
  8. ^ Ahrabi S, Sarkar S, Pfister SX, Pirovano G, Higgins GS, Porter AC, Humphrey TC (juli 2016). "A role for human homologous recombination factors in suppressing microhomology-mediated end joining". Nucleic Acids Research. 44 (12): 5743–5757. doi:10.1093/nar/gkw326. PMC 4937322. PMID 27131361.
  9. ^ Sharma S, Javadekar SM, Pandey M, Srivastava M, Kumari R, Raghavan SC (mart 2015). "Homology and enzymatic requirements of microhomology-dependent alternative end joining". Cell Death & Disease. 6 (3): e1697. doi:10.1038/cddis.2015.58. PMC 4385936. PMID 25789972.
  10. ^ Kamp JA, Lemmens BB, Romeijn RJ, Changoer SC, van Schendel R, Tijsterman M (decembar 2021). "Helicase Q promotes homology-driven DNA double-strand break repair and prevents tandem duplications". Nature Communications. 12 (1): 7126. Bibcode:2021NatCo..12.7126K. doi:10.1038/s41467-021-27408-z. PMC 8654963 Provjerite vrijednost parametra |pmc= (pomoć). PMID 34880204 Provjerite vrijednost parametra |pmid= (pomoć).
  11. ^ Ceccaldi R, Liu JC, Amunugama R, Hajdu I, Primack B, Petalcorin MI, et al. (februar 2015). "Homologous-recombination-deficient tumours are dependent on Polθ-mediated repair". Nature. 518 (7538): 258–262. Bibcode:2015Natur.518..258C. doi:10.1038/nature14184. PMC 4415602. PMID 25642963.
  12. ^ Liang L, Deng L, Chen Y, Li GC, Shao C, Tischfield JA (septembar 2005). "Modulation of DNA end joining by nuclear proteins". The Journal of Biological Chemistry. 280 (36): 31442–31449. doi:10.1074/jbc.M503776200. PMID 16012167.
  13. ^ a b Srivastava S, Dahal S, Naidu SJ, Anand D, Gopalakrishnan V, Kooloth Valappil R, Raghavan SC (april 2017). "DNA double-strand break repair in Penaeus monodon is predominantly dependent on homologous recombination". DNA Research. 24 (2): 117–128. doi:10.1093/dnares/dsw059. PMC 5397610. PMID 28431013.

Vanjski linkovi

[uredi | uredi izvor]