真核细胞依靠几种机制来确保在每个细胞分裂周期中精确地重复一次基因组,从而防止DNA过度复制和基因组不稳定性。这些机制中的大多数限制了来源许可蛋白的活性,以防止已经使用过的起源。在这里,我们研究了其他控制是否限制了在原点重新激活的情况下重新复制的DNA的扩展。在被迫重新激活起源的细胞中的遗传筛查中,我们发现重新复制受RAD51的限制,并被Rad51拮抗剂FBH1增强。在存在染色质的RAD51的情况下,由重型起源造成的叉子会减慢,从而导致叉子反转的频繁事件。最终通过PRIMPOL介导的DNA合成的重新定型会产生ssDNA间隙,从而促进通过MRE11核酸酶部分消除重复解复的DNA。在不存在RAD51的情况下,这些对照是一个因素,并且重新复制叉的进展时间比正常条件下的时间更长。我们的研究发现了在起源重新激活时保护基因组稳定性的保障机制。
在减数分裂期间,链交换蛋白RAD51和DMC1的核蛋白蛋白质对通过同源重组(HR)修复SPO11生成的DNA双链断裂(DSB)至关重要。正和负RAD51/DMC1调节剂的平衡活性可确保正确重组。类似烦躁的类似1(fignl1)先前显示出对人类细胞中RAD51的负调节。然而,fignl1在MAM-MALS中减数分裂重组中的作用仍然未知。在这里,我们使用男性种系条件敲除(CKO)小鼠模型解读了Fignl1和Fignl1相互作用调节剂(FIRRM)的减数分裂功能。在小鼠精子细胞中完成减数分裂预言所必需。尽管在减数分裂DSB热点对DMC1上有效募集,但晚期重组中间体的形成在FIRRM CKO和Fignl1 CKO精子细胞中仍然有缺陷。此外,Fignl1-FiRRM复合物将RAD51和DMC1的积累限制在完整的染色质上,这是由于SPO11催化的DSB的形成而独立于形成。纯化的人fignl1δn改变了rad51/dmc1核蛋白素的结构,并在体外inshi-bits链链入侵。因此,这种复合物可能在减数分裂DSB的位点调节RAD51和DMC1关联,以促进重组中间体的促进链和处理。
1。RNA系统生物学,Istituto Italiano di Tecnologia,Genoa,通过Enrico Melen,83,16152,Italy Genoa,意大利2。计算和化学生物学,Istituto Italiano di Tecnologia,通过Morego 30,16163,Genoa,意大利3.都灵大学药物科学技术系经过Pietro Giuria,9,10125意大利都灵,4。纳米镜检查和NIC@IIT,Istituto Italiano di Tecnologia,Genoa,意大利5。结构生物物理学设施,Istituto Italiano di tecnologia,通过Morego 30,16163,Genoa,意大利6.博洛尼亚大学药学和生物技术系,通过Belmeloro 6,40126,意大利博洛尼亚7。电子显微镜设施(EMF),Istituto Italiano di Tecnologia,通过Morego 30,16163,Italy Genoa,意大利8.CECAM,瑞士联邦技术研究所Lausanne(EPFL),瑞士摘要RAD51和BRCA2之间的相互作用在同源重组(HR)中起关键作用,这是对癌细胞生存至关重要的关键DNA修复机制。破坏这种相互作用会增加癌细胞对化学治疗剂的敏感性。在这里,我们采用了计算机方法来设计新型的适体(固定的单链寡核苷酸),专门设计用于结合RAD51。这些适体的开发是为了选择性调节Rad51的核募集及其在DNA修复过程中的作用。领先的候选者对Rad51的高亲和力,与BRCA2在体外与相同的相互作用位点竞争,这是通过Biolayer干涉法(BLI)和荧光寿命成像显微镜(FLIM)确认的。我们测试了领先的适体在胰腺癌细胞中的疗效,并观察到它显着阻碍了RAD51核定位,降低了同源重组(HR)效率并增加了DNA损伤。至关重要的是,我们的适体增强了PARP抑制剂Olaparib的细胞毒性,利用合成致死性(SL)诱导癌细胞死亡。我们的研究展示了一种基于适体的方法,用于选择性地靶向DNA修复途径中的蛋白质相互作用,从而引入了一种有希望的基于SL治疗的途径,用于适用于广泛的癌症。
1。P. Baumann,F。E. Benson,S。C. West,Human Rad51蛋白在体外促进ATP依赖性同源配对和链转移反应。Cell 87,757-766(1996)。 2。 F. E. Benson,A。Stasiak,S。C。West,人类Rad51蛋白的纯化和表征,大肠杆菌的类似物。 EMBO J 13,5764-5771(1994)。 3。 y。 Sun,T。J. McCorvie,L。A. Yates,X。Zhang,同源重组的结构基础。 单元格。 mol。 生命科学。 77,3-18(2020)。 4。 D. K. Bishop,RecA同源物DMC1和RAD51相互作用,在减数分裂染色体突触之前形成多个核复合物。 Cell 79,1081-1092(1994)。 5。 A. Carver,X。Zhang,Rad51细丝动力学及其拮抗调节剂。 Semin Cell Dev Biol 113,3-13(2020)。 6。 Y. W. Chan,S。C. West,一种由同源重组产生的新的超级后期桥。 细胞周期17,2101-2109(2018)。 7。 A. Piazza,W。D. Wright,W.-D。海耶尔(Heyer),多侵略是诱导染色体重排的重组副产物。 单元格170,760-773.E715(2017)。 8。 K. Schlacher,H。Wu,M。Jasin,一种独特的复制叉保护途径将fanconi贫血肿瘤抑制剂连接到RAD51-BRCA1/2。 癌细胞22,106-116(2012)。 9。 S. Tye,G。E。Ronson,J。R。Morris,道路上的叉子:同源重组和停滞的复制叉保护部分。 Semin Cell Dev Biol 113,14-26(2021)。Cell 87,757-766(1996)。2。F. E. Benson,A。Stasiak,S。C。West,人类Rad51蛋白的纯化和表征,大肠杆菌的类似物。EMBO J 13,5764-5771(1994)。3。y。Sun,T。J. McCorvie,L。A. Yates,X。Zhang,同源重组的结构基础。单元格。mol。生命科学。77,3-18(2020)。 4。 D. K. Bishop,RecA同源物DMC1和RAD51相互作用,在减数分裂染色体突触之前形成多个核复合物。 Cell 79,1081-1092(1994)。 5。 A. Carver,X。Zhang,Rad51细丝动力学及其拮抗调节剂。 Semin Cell Dev Biol 113,3-13(2020)。 6。 Y. W. Chan,S。C. West,一种由同源重组产生的新的超级后期桥。 细胞周期17,2101-2109(2018)。 7。 A. Piazza,W。D. Wright,W.-D。海耶尔(Heyer),多侵略是诱导染色体重排的重组副产物。 单元格170,760-773.E715(2017)。 8。 K. Schlacher,H。Wu,M。Jasin,一种独特的复制叉保护途径将fanconi贫血肿瘤抑制剂连接到RAD51-BRCA1/2。 癌细胞22,106-116(2012)。 9。 S. Tye,G。E。Ronson,J。R。Morris,道路上的叉子:同源重组和停滞的复制叉保护部分。 Semin Cell Dev Biol 113,14-26(2021)。77,3-18(2020)。4。D. K. Bishop,RecA同源物DMC1和RAD51相互作用,在减数分裂染色体突触之前形成多个核复合物。Cell 79,1081-1092(1994)。 5。 A. Carver,X。Zhang,Rad51细丝动力学及其拮抗调节剂。 Semin Cell Dev Biol 113,3-13(2020)。 6。 Y. W. Chan,S。C. West,一种由同源重组产生的新的超级后期桥。 细胞周期17,2101-2109(2018)。 7。 A. Piazza,W。D. Wright,W.-D。海耶尔(Heyer),多侵略是诱导染色体重排的重组副产物。 单元格170,760-773.E715(2017)。 8。 K. Schlacher,H。Wu,M。Jasin,一种独特的复制叉保护途径将fanconi贫血肿瘤抑制剂连接到RAD51-BRCA1/2。 癌细胞22,106-116(2012)。 9。 S. Tye,G。E。Ronson,J。R。Morris,道路上的叉子:同源重组和停滞的复制叉保护部分。 Semin Cell Dev Biol 113,14-26(2021)。Cell 79,1081-1092(1994)。5。A.Carver,X。Zhang,Rad51细丝动力学及其拮抗调节剂。Semin Cell Dev Biol 113,3-13(2020)。6。Y. W. Chan,S。C. West,一种由同源重组产生的新的超级后期桥。细胞周期17,2101-2109(2018)。7。A. Piazza,W。D. Wright,W.-D。海耶尔(Heyer),多侵略是诱导染色体重排的重组副产物。 单元格170,760-773.E715(2017)。 8。 K. Schlacher,H。Wu,M。Jasin,一种独特的复制叉保护途径将fanconi贫血肿瘤抑制剂连接到RAD51-BRCA1/2。 癌细胞22,106-116(2012)。 9。 S. Tye,G。E。Ronson,J。R。Morris,道路上的叉子:同源重组和停滞的复制叉保护部分。 Semin Cell Dev Biol 113,14-26(2021)。A. Piazza,W。D. Wright,W.-D。海耶尔(Heyer),多侵略是诱导染色体重排的重组副产物。单元格170,760-773.E715(2017)。8。K. Schlacher,H。Wu,M。Jasin,一种独特的复制叉保护途径将fanconi贫血肿瘤抑制剂连接到RAD51-BRCA1/2。癌细胞22,106-116(2012)。9。S. Tye,G。E。Ronson,J。R。Morris,道路上的叉子:同源重组和停滞的复制叉保护部分。Semin Cell Dev Biol 113,14-26(2021)。10。H. L. Klein,Rad51过表达对正常和肿瘤细胞的后果。DNA修复(AMST)7,686-693(2008)。11。R。B. Jensen,A。Carreira,S。C. Kowalczykowski,纯化的人BRCA2刺激了Rad51介导的重组。自然467,678-683(2010)。12。L. A. Greenhough等。,RAD51B – RAD51C – RAD51D -XRCC2肿瘤抑制剂的结构和功能。自然619,650-657(2023)。13。Y. Rawal等。,在同源重组中对BCDX2复杂功能的结构见解。自然619,640-649(2023)。14。E. Antony等。 ,SRS2通过蛋白质 - 蛋白质相互作用触发ATP周转和RAD51与DNA解离的蛋白质蛋白质相互作用来解散RAD51丝。 mol Cell 35,105-115(2009)。 15。 J. Simandlova等。 ,FBH1解旋酶在体外破坏RAD51丝,并调节哺乳动物细胞中的同源重组*。 生物学杂志288,34168-34180(2013)。 16。 J. D. Ward等。 ,重叠的机制促进了减数分裂双链破裂修复期间突触后RAD-51细丝拆卸。 mol细胞37,259-272(2010)。 17。 M. Ito等。 ,Fignl1 AAA+ ATPase重塑了舒适性DNA复制和减数分裂重组中的RAD51和DMC1丝。 nat。 社区。 14,6857(2023)。 18。 J. Yuan,J。Chen,有效的同源重组修复需要含Fignl1的蛋白质复合物。 proc。E. Antony等。,SRS2通过蛋白质 - 蛋白质相互作用触发ATP周转和RAD51与DNA解离的蛋白质蛋白质相互作用来解散RAD51丝。mol Cell 35,105-115(2009)。15。J. Simandlova等。,FBH1解旋酶在体外破坏RAD51丝,并调节哺乳动物细胞中的同源重组*。生物学杂志288,34168-34180(2013)。16。J. D. Ward等。 ,重叠的机制促进了减数分裂双链破裂修复期间突触后RAD-51细丝拆卸。 mol细胞37,259-272(2010)。 17。 M. Ito等。 ,Fignl1 AAA+ ATPase重塑了舒适性DNA复制和减数分裂重组中的RAD51和DMC1丝。 nat。 社区。 14,6857(2023)。 18。 J. Yuan,J。Chen,有效的同源重组修复需要含Fignl1的蛋白质复合物。 proc。J. D. Ward等。,重叠的机制促进了减数分裂双链破裂修复期间突触后RAD-51细丝拆卸。mol细胞37,259-272(2010)。17。M. Ito等。,Fignl1 AAA+ ATPase重塑了舒适性DNA复制和减数分裂重组中的RAD51和DMC1丝。nat。社区。14,6857(2023)。18。J. Yuan,J。Chen,有效的同源重组修复需要含Fignl1的蛋白质复合物。proc。natl。学院。SCI。 110,10640-10645(2013)。 19。 Q. Zhang等。 ,flip-fignl1复合物调节在同源重组和复制叉重新启动中RAD51/DMC1的解离。 核酸Res 43,GKAD596(2023)。SCI。110,10640-10645(2013)。19。Q. Zhang等。 ,flip-fignl1复合物调节在同源重组和复制叉重新启动中RAD51/DMC1的解离。 核酸Res 43,GKAD596(2023)。Q. Zhang等。,flip-fignl1复合物调节在同源重组和复制叉重新启动中RAD51/DMC1的解离。核酸Res 43,GKAD596(2023)。
同源重组(HR)是双链断裂和封闭复制叉的DNA修复机制,涉及同源搜索过程,从而导致形成突触中间体,以确保基因组完整性。Rad51重组酶在该机制中起着核心作用,并由其RAD52和BRCA2伙伴支持。如果BRCA2在RPA-SSDNA上加载RAD51的介体功能很好地确定了Rad52在HR中的作用尚未了解。我们使用了与生物化学结合的透射电子显微镜来表征RPA,RAD52和BRCA2在RAD51纤维膜组装中的顺序参与及其活性。尽管我们的结果证实了RAD52缺乏介体活性,但Rad52可以与RPA涂层的sdNA紧密结合,抑制BRCA2的介体活性,并形成较短的Rad51-Rad52混合材料,这些混合源在突触综合体和D型较大的情况下更加有效,从而更加有效。我们确定了双链断诱导的体内后rad51和rad52之间的原位相互作用。这项研究提供了对人HR期间BRCA2和RAD52对突触前和突触中间体的形成和调节的新分子见解。
摘要背景:卵巢癌极大地危害并恶化了全世界的女性健康状况。预测性生物标志物的细化可以实现患者分层并有助于优化疾病管理。方法:采用生物信息学分析方法分析了卵巢癌中的RAD51表达谱、靶标-疾病关联和RAD51适应度评分。为了进一步确定其作用,进行了基因富集分析并构建了调控网络。进行生存分析和药物敏感性试验以评估RAD51表达对卵巢癌预后的影响。然后在验证队列中通过免疫组织化学方法确认RAD51的预测价值。结果:卵巢癌比正常卵巢表达更多的RAD51。RAD51赋予卵巢癌依赖性并与卵巢癌有关。RAD51与包括卵巢癌在内的各种疾病具有广泛的靶标-疾病关联。与 RAD51 相关和相互作用的基因参与 DNA 损伤修复和药物反应。高 RAD51 表达表明卵巢癌的生存结果不良并且对铂、紫杉烷和 PARP 抑制剂具有耐药性。在验证队列(126 名患者)中,高 RAD51 表达表示铂耐药,铂耐药患者表达更多的 RAD51。高 RAD51 表达的患者 OS 较短(HR = 2.968,P < 0.0001)且 PFS 较差(HR = 2.838,P < 0.0001)。RAD51 表达水平与患者的生存长度呈负相关。结论:卵巢癌有明显的 RAD51 表达,RAD51 赋予卵巢癌依赖性。高 RAD51 表达表示生存率差和药物敏感性降低。RAD51 在卵巢癌中具有预测价值,可以作为预测生物标志物。关键词:药物反应性、卵巢癌、预测因子、RAD51、生存
同源重组 (HR) 与基因组复制有着密切的关系,无论是在修复可能阻止 DNA 合成的 DNA 损伤期间,还是在解决复制叉停滞时。最近的研究让我们想知道 HR 是否在复制真核寄生虫利什曼原虫的基因组中发挥着更为核心的作用。关于 HR 基因是否必需,出现了相互矛盾的证据,而全基因组图谱为 DNA 复制起始位点(称为起源)的非正统组织提供了证据。为了回答这个问题,我们采用了 CRISPR/Cas9 和 DiCre 的组合方法来快速生成和评估利什曼原虫中 RAD51 和三种 RAD51 相关蛋白的条件性消融的影响。使用这种方法,我们证明任何这些 HR 因子的丧失都不会立即致命,但在每种情况下,生长都会随着时间的推移而减慢,并导致 DNA 损伤和具有异常 DNA 含量的细胞的积累。尽管存在这些相似之处,但我们表明,只有 RAD51 或 RAD51-3 的缺失才会损害 DNA 合成并导致全基因组突变水平升高。此外,我们还表明这两个 HR 因子的作用方式不同,因为 RAD51 的消融(而不是 RAD51-3)对 DNA 复制有重大影响,导致主要起点处的起始丧失和亚端粒处 DNA 合成增加。我们的工作澄清了有关 HR 对利什曼原虫生存的重要性的问题,并揭示了 RAD51 在微生物真核生物基因组复制程序中意想不到的核心作用。
