关闭

pin1促进的RNF168的SUMOylation抑制其染色质积累

Anoop Singh Chauhan, Alexander J. Garvin, Mohammed Jamshad, Joanna R. Morris

预印本发布于2022年3月23日https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.03.22.485326v1

PIN-1允许RNF168穿上它的“SUMO西装”,并调节DSB修复。

选择 皮埃尔卡洛

背景

  1. 泛素和类泛素肽的相互作用

泛素和类泛素肽(如SUMO、NEDD8、UFM1)与靶蛋白的结合对于许多与DNA相关的细胞过程是必不可少的,如转录、复制、染色体分离和DNA修复。泛素和类泛素肽通过自身的E1-E2-E3酶促反应与目标蛋白底物上的赖氨酸残基结合。一旦共价结合,这些翻译后修饰会触发和调节各种机制,如蛋白酶体依赖的蛋白质降解、蛋白质动力学、酶活性和蛋白质-蛋白质相互作用(Vertegaal, 2011;Swatek和Komander, 2016)。

虽然每个泛素(类)物种在细胞过程中的单个功能正变得越来越有特征,但这些修饰之间的相互作用目前是一个密集研究的领域。

  1. rnf168依赖的泛素化响应DNA双链断裂

我们的基因组不断受到来自内源和外源的攻击,从而导致包括DNA双链断裂(DSBs)在内的各种DNA损伤。为了避免这些DNA断裂,我们的细胞进化出了许多DNA修复途径,其中包括组蛋白和非组蛋白修饰(Ferrand等人,2021年)。

组蛋白(如H2A/H2A. x)和非组蛋白的泛素化在dsb修复过程中至关重要(Dantuma和Attikum, 2016)。其中E3泛素连接酶环指蛋白168 (RNF168)在染色质泛素化介导的DSB修复完成和通路选择中起着重要作用。

  1. SUMOylation在RNF168微调中的作用

rnf168介导的泛素化调控对DSB修复完成和通路选择至关重要(Nicassio等人,2007;Gudjonsson等,2012;Sy等人,2013;张等,2014;Zhu等人,2015)。然而,sumo化是否以及如何调节rnf168依赖的泛素化还不清楚。在这篇预印本中,Morris小组揭示了RNF168的sumo化是由磷酸化依赖性肽基脯氨酰基异构酶(PIN-1)调节的,并影响其水平对受损染色质和DSB修复的影响。

重要发现

图1。RNF168对dsb反应中染色质动态的新模型。
A. DSB诱导(黄星)后,RNF168(深绿色)结合到受损染色质上,通过H2A/H2A引导53BP1(浅绿色)的募集。X泛素化(左图)。随后,PIN-1(红色)通过其WW结构域(中图)与磷酸化的RNF168 (T208残基)相互作用。因此,依赖pin -1的RNF168异构化导致RNF168(紫色)的构象状态,这有利于其在K210残基上的sumo化(粉色),从而引导其从染色质中逐出(右图)。B.因此PIN-1调节损伤部位的53BP1水平,从而调节DNA修复效率(左图)。在PIN-1缺陷细胞中,RNF168的缺失导致损伤部位53BP1水平异常,从而影响dsb的修复效率(右图)。

PIN-1调节DNA损伤部位的RNF168水平

作者在RNF168中发现了几个PIN-1结合基序,表明该因子在调节RNF168对dsb的反应中所触发的反应中具有潜在作用。

有趣的是,作者在pin -1缺失的细胞中观察到,在电离辐射(IR)作用下,修复病灶内和受损染色质上RNF168的积累加剧。重要的是,PIN-1的损耗并不影响细胞RNF168的水平,这表明PIN-1直接调节RNF168与DNA损伤位点的结合。

PIN-1-RNF168相互作用调节DNA损伤位点的RNF168水平

作者发现PIN-1通过其n端WW结构域与RNF168的苏氨酸208 (T208)残基结合。有趣的是,突变型RNF168 (RNF168- t208a)与PIN-1的结合存在缺陷,并在修复病灶和受损染色质上表现出对IR响应的富集。

这些数据表明,这两个因素在DNA损伤位点RNF168水平上的相互作用具有潜在作用。

依赖pin -1的RNF168异构化调节其在DNA损伤位点的水平

Pin1有两个不同的结构域,由一个灵活的铰链区连接:一个类似www的氨基端结构域和一个羧基端结构域,携带肽酰脯氨酰基异构酶活性,调节目标蛋白的异构化。这表明,PIN-1缺失或RNF168结合T208残基缺陷会导致RNF168的构象状态加剧其向DNA损伤位点的募集。

为了验证这一假设,作者比较了野生型与T208或P209残基单突变(RNF168-T208A, RNF168-P209A)或双突变(RNF168-T208A/P209A)的突变型DNA损伤位点的水平。如前所述,与野生型和P209A突变型相比,T208A突变型在DNA损伤位点的积累加剧。有趣的是,T208A/P209A双突变体在DNA损伤位点的水平与野生型相似,表明PIN-1与T208结合导致RNF168的构象变化,这是由邻近的脯氨酸(P209)介导的,该脯氨酸限制了RNF168向dsb的募集。

PIN-1限制rnf168依赖的染色质泛素化

PIN-1是否调节依赖于rnf168的DNA损伤信号?

为了评估PIN-1和RNF168相互作用缺陷对DNA损伤信号的影响,作者监测了IR响应中染色质泛素化水平和53BP1聚焦强度。与之前的结果一致,表达RNF168的T208A突变形式并与PIN-1结合缺陷的细胞,在对IR的响应中显示了与53BP1因子水平增加相关的过量染色质泛素化。

因此,这些数据强调了PIN-1在促进rnf168依赖的DNA损伤信号传导中的隐性作用。

pin -1依赖的RNF168 SUMOylation对DNA损伤的响应

我们如何解释RNF168依赖pin -1的异构化限制了它与DNA损伤位点的结合?它是否可能与T208/P209基序附近赖氨酸210 (K210)上RNF168的sumo修饰调节有关?

事实上,作者首先观察到SUMO肽池(SUMO2/3)的耗尽导致修复病灶RNF168水平的升高,以应对IR。在第二步中,作者发现RNF168直接在赖氨酸210残基(K210)上SUMOylated,以响应IR。值得注意的是,RNF168的非sumoylable形式(RNF168- k210r)在受损染色质上的积累增加,其水平与PIN-1结合缺陷的T208A突变形式相当,甚至相同。这表明RNF168的sumo化限制了其与DNA损伤位点的结合,并强烈表明这是由其pin -1依赖的异构化调节的。作者确实观察到(i) PIN-1控制RNF168的sumo化,(ii)与野生型和突变型T208A/P209A相比,突变型RNF168 (T208A)没有sumo化或只有轻微sumo化。

综上所述,这些结果表明PIN-1调控RNF168的构象有利于其sumo化,从而精确调控其在DNA损伤位点的水平。

依赖pin -1的RNF168 SUMOylation支持DNA修复和抗辐射

但这种机制是否会影响细胞在响应IR时修复DNA损伤的能力?为了回答这个问题,作者进行了对红外响应的集落形成试验,以检测和比较表达RNF168野生型与表达突变型T208A、P209A、K210R、T208A/P209A和K210R/P209A的细胞的敏感性。值得注意的是,作者观察到表达T208A、K210R和T208A/K210R突变型的细胞对IR更加敏感,这与在rnf168缺陷细胞中观察到的情况类似。综上所述,这些结果表明PIN-1对RNF168的异构化,通过sumo化控制其在DNA损伤位点的水平,调节dsb的修复效率和细胞存活。

我喜欢这个预印本

我非常喜欢Morris小组提出的这项研究,因为它揭示了调节DSB修复的一种新的关键机制,并阐明了泛素化和素化对DNA损伤的反应之间的相互作用。

调控NHEJ和HR通路的受损染色质的结合因子已被描述为影响对诸如PARP1酶抑制剂等抗癌治疗的反应。考虑到RNF168分别调控了53BP1和BRCA1等pro-NHEJ和pro-HR因子对DNA损伤位点的积累,因此本研究可以为PIN-1作为预后标志物来确定患者对抗癌治疗的反应开辟新的视角。

给作者的问题

Q1:既然PIN-1的缺乏会影响53BP1染色质水平对IR的响应,你认为BRCA1或RAD51水平等hr易发因子也会受到PIN-1在IR响应中的缺失的影响吗?

Q2:你知道PIN-1蛋白水平在细胞周期中是否会波动吗?通过影响DNA损伤部位的RNF168水平,您认为PIN-1是否专门参与了DSB修复途径?

第三季度:你知道其他修复因子的异构化是否也会影响DNA损伤反应?换句话说,你能分享一下这种机制对DNA损伤反应的影响吗?

参考文献

丹图玛,N. P.和阿提克姆,H.(2016)。DNA损伤反应翻译后修饰的时空调控EMBO期刊35岁,6-23。doi: 10.15252 / embj.201592595。

费朗德,J.,普莱西尔,A.和波罗,S. E.(2021)。染色质对DNA损伤反应的控制:组蛋白在幕后操纵。细胞与发育生物学研讨会113年,75 - 87。doi: 10.1016 / j.semcdb.2020.07.002。

古德琼森,T.,阿尔特梅尔,M.,萨维奇,V.,托莱多,L.,迪南特,C.,格øfte, M.等人(2012)。TRIP12和UBR5抑制受损染色体染色质泛素化的扩散。细胞150年,697 - 709。doi: 10.1016 / j.cell.2012.06.039。

Nicassio, F., Corrado, N., Vissers, J. H. A., Areces, L. B., Bergink, S., Marteijn, J. A.等人(2007)。人类USP3是S期进展和基因组稳定性所需的染色质修饰物。当代生物学17日,1972 - 1977。doi: 10.1016 / j.cub.2007.10.034。

斯瓦泰克,K. N.和科曼德,D.(2016)。泛素的修改。细胞研究26日,399 - 422。doi: 10.1038 / cr.2016.39。

Sy, S·m·H。江,J。,O, w·S。邓,Y。,蔚,m . S . Y(2013)。泛素特异性蛋白酶USP34促进DNA双链断裂时的泛素信号。核酸研究41岁,8572 - 8580。doi: 10.1093 / nar / gkt622。

维特加尔,a.c.o.(2011)。泛素和类泛素信号网络的发现。化学评论111年,7923 - 7940。doi: 10.1021 / cr200187e。

张志,杨浩,王浩(2014)。组蛋白H2A去泛素酶USP16与HERC2相互作用并微调细胞对DNA损伤的反应。生物化学杂志289年,32883 - 32894。doi: 10.1074 / jbc.M114.599605。

朱琼,沙玛,何杰,瓦尼,G.和瓦尼,a.a.(2015)。USP7去泛素酶通过稳定RNF168*促进泛素依赖的DNA损伤信号转导。细胞周期14日,1413 - 1425。doi: 10.1080 / 15384101.2015.1007785。

标签:dna修复rnf168sumoylationubiquitylation

发布日期:2022年6月20日

doi:https://doi.org/10.1242/prelights.32322

读预印本 1票)




你有话要说

您的电邮地址将不会公布。必填项已标记

这个网站使用Akismet来减少垃圾邮件。了解如何处理您的评论数据

注册,定制网站,以满足您的喜好,并接收警报

注册在这里

同样在细胞生物学类别:

成纤维细胞

成纤维细胞生物学的进展preList探索了成纤维细胞世界的最新发现和预印本。准备好沉浸在这个为成纤维细胞爱好者和爱好者创造的列表中吧。在这里,我的目标是包括成纤维细胞生物学、异质性、命运、细胞外基质、行为、地形、单细胞图谱、空间转录组学和它们的基质的预打印!



列表的 Osvaldo孔特雷拉斯

EMBL合成形态发生:从基因回路到组织结构(2021年)

2021年#EESmorphoG虚拟会议上提到的预印本列表。



列表的 亚历克斯前夕

沼泽2020

2020年欧洲神经科学学会联合会(FENS)虚拟会议期间提交的预印本集



列表的 安娜Dorrego-Rivas

平面电池极性- PCP

本预列表包含了在分子、细胞和组织水平上的各种模型生物中关于平面细胞极性(PCP)的最新发现的预印本。



列表的 安娜Dorrego-Rivas

疟疾寄生虫的生物学和病理学

在2020年5月17-18日(全虚拟)EMBL BioMalPar XVI上展示的预印本#emblmalaria



列表的 Dey实验室,Samantha Seah

1

细胞极性

在此预印本列表中总结了细胞极性领域的最新研究。它包括关注各种形式的细胞极性的研究,从上皮细胞极性,平面细胞极性到前后极性。



列表的 Yamini Ravichandran

TAGC 2020

预印本最近在2020年4月22-26日的虚拟联合遗传学会议上发表。# TAGC20



列表的 Maiko Kitaoka等人。

3 d Gastruloids

一份与胃囊藻类相关的预打印列表(通过胚胎细胞的3D聚集获得的早期发育体外模型)。更新至2021年7月。



列表的 保罗·杰拉德·l·桑切斯和斯特凡诺·维亚内洛

ECFG15 -真菌生物学

2020年2月17-20日在第15届欧洲真菌遗传学会议上发表的预印本



列表的 Hiral沙

ASCB EMBO 2019年年会

2019年ASCB EMBO华盛顿会议(12月7日至11日)上公布的预印本合集



列表的 Madhuja Samaddar等人。

EMBL眼见为实-生命分子过程成像

2019年10月9日至12日在海德堡EMBL举行的2019年眼见为实展上讨论了预印本



列表的 戴伊实验室

自噬

自噬和溶酶体降解及其在神经退行性变和疾病中的作用的预印本。包括分子机制,上游信号和调控以及药物干预的研究,以上调这一过程。



列表的 Sandra Malmgren Hill

肺部疾病与再生

这份预印本列表汇集了肺生物学领域的亮点。



列表的 Rob Hynds

细胞的新陈代谢

Prelights社区的Pablo Ranea Robles策划的与Biorxiv细胞代谢相关的预印本列表。特别关注脂质代谢,过氧化物酶体和线粒体。



列表的 巴勃罗·拉尼亚·罗伯斯

BSCB/BSDB 2019年年会

在BSCB/BSDB 2019年年会上发布的预印本



列表的 戴伊实验室

2019年生物物理学会年会

最近在美国巴尔的摩举行的BPS年会上讨论的预印本很少



列表的 约瑟夫·乔斯·托塔切里

ASCB/EMBO 2018年年会

这份清单涉及在最近的ASCB会议上讨论的预印本。



列表的 Dey实验室,Amanda Haage
关闭