pin1促进的RNF168的SUMOylation抑制其染色质积累

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。

2. 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。

3. 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

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

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标签:dna修复，rnf168，sumoylation，ubiquitylation

发布日期:2022年6月20日

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

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