RAD9A

RAD9A
Protein RAD9A PDB 3A1J.png
Dostępne konstrukcje
WPB Wyszukiwanie ortologiczne:
Identyfikatory
, RAD9, RAD9, komponent zacisku punktu kontrolnego A
Zewnętrzne identyfikatory
Ortolodzy
Gatunek Człowiek Mysz
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

RefSeq (białko)

Lokalizacja (UCSC)
Wyszukiwanie PubMed
Wikidane
Wyświetl/edytuj człowieka Wyświetl/edytuj mysz

Białko kontrolne cyklu komórkowego RAD9A jest białkiem kodowanym u ludzi przez gen RAD9A . Wykazano, że Rad9 indukuje zatrzymanie G2 w cyklu komórkowym w odpowiedzi na uszkodzenie DNA w komórkach drożdży. Rad9 pierwotnie znaleziono w pączkujących komórkach drożdży, ale odkryto także ludzki homolog, a badania sugerują, że mechanizmy molekularne punktów kontrolnych S i G2 są zachowane u eukariontów. Zatem to, co znajduje się w komórkach drożdży, prawdopodobnie będzie podobne w komórkach ludzkich.

Funkcjonować

Ten produkt genowy jest bardzo podobny do S. pombe rad9, białka punktu kontrolnego cyklu komórkowego wymaganego do zatrzymania cyklu komórkowego i naprawy uszkodzeń DNA w odpowiedzi na uszkodzenie DNA. Stwierdzono, że białko to posiada aktywność egzonukleazy od 3' do 5', co może przyczyniać się do jego roli w wykrywaniu i naprawie uszkodzeń DNA. Tworzy kompleks białkowy punktu kontrolnego z Rad1 i Hus1. Jest to również znane jako kompleks Rad9-Rad1-Hus1 lub 9-1-1. Kompleks ten jest rekrutowany przez białko punktu kontrolnego Rad17 do miejsc uszkodzenia DNA, co uważa się za ważne dla uruchomienia kaskady sygnalizacji punktu kontrolnego. W przypadku tego genu odnotowano zastosowanie alternatywnych miejsc poliA. Kompleks ten odgrywa rolę w naprawie poprzez wycinanie zasad DNA. Hus1 wiąże i stymuluje glikozylazę DNA MYH, która stymuluje naprawę przez wycinanie zasad. Rad9 z największym powinowactwem wiąże się z DNA, które przyłącza kompleks do uszkodzonego DNA. Rad1 rekrutuje inne podstawowe czynniki wycinania. Poprzednie badania sugerowały, że Rad9 nie jest niezbędny do naprawy DNA, ale nie oznacza to, że nadal może odgrywać rolę w naprawie uszkodzeń DNA. Jeśli Rad9 jest zmutowany, mogą istnieć inne ścieżki lub mechanizmy naprawy DNA, które mogą zrekompensować utratę funkcji.

Rola w cyklu komórkowym

Uszkodzenie DNA może wystąpić w wyniku działania szerokiego zakresu czynników środowiskowych i wewnętrznych, reaktywnych form tlenu, promieniowania i narażenia na czynniki rakotwórcze, żeby wymienić tylko kilka. W takich przypadkach wyspecjalizowane kinazy białkowe ATR i ATM rozpoznają uszkodzony DNA i rekrutują różne białka do uszkodzonych miejsc. W rezultacie ATR i ATM rekrutują różne białka do miejsca uszkodzenia, aby zatrzymać postęp cyklu komórkowego przed podziałem. Po pierwsze, kompleks 9-1-1 jest rekrutowany i aktywowany przez ATR poprzez fosforylację i tworzy pierścienie w miejscu uszkodzenia. Kompleks 9-1-1 wymaga Rad17-RFC, który jest niezależnie rekrutowany w miejscu uszkodzenia jako kofaktor, aby związać się z DNA. Następnie Rad-9 jest rekrutowany do miejsca, tym razem bez Rad-1 i Hus-1, i jest ponownie fosforylowany przez ATR. Ta aktywacja indukuje tworzenie się oligomerów Rad-9 wokół uszkodzonych chromosomów, które służą jako rekruter CHK-2. Po przybyciu do miejsca uszkodzenia CHK-2 jest fosforylowana przez ATR i uwalniana z miejsca uszkodzenia, aby związać się ze swoimi celami, które hamują postęp cyklu komórkowego. W ten sposób Rad9 służy jako białko adaptorowe, które sprzyja interakcjom między kluczowymi białkami, które służą w systemie kontroli cyklu komórkowego w celu zapewnienia integralności DNA przed wystąpieniem fazy mitozy.

Rola/interakcja w naprawie DNA

Komórki posiadają szereg mechanizmów naprawy DNA, które często są aktywne w wyniku różnych ekspozycji organizmu na promieniowanie, czynniki rakotwórcze i reaktywne formy tlenu. W takich przypadkach powszechne są uszkodzenia zasad oksydacyjnych nukleotydów DNA. Rad-9 powiązano z większością mechanizmów naprawy DNA i odgrywa kluczową rolę, ponieważ oddziałuje z wieloma białkami w ramach każdego szlaku. Na przykład Rad-9 działa jako aktywator wielu ważnych białek odpowiedzialnych za proces naprawy przez wycięcie zasady. Po pierwsze, Rad-9 oddziałuje z wieloma glikozylazami DNA, które są odpowiedzialne za naprawę specyficznych uszkodzeń nukleotydów, np. Glikozylazą ludzkiego DNA NEIL1, glikozylazą DNA tyminy, glikozylazą DNA 8-oksoguaniny (OGG1). Co więcej, Rad-9, albo jako swobodnie pływające białko, albo jako część kompleksu 9-1-1, oddziałuje z resztą białek biorących udział w procesie naprawy przez wycięcie zasady, kierując jego postępem na różnych etapach. Znane są interakcje z endonukleazą apurynową/apirymidynową 1 (APE1), polimerazą β (Polβ), endonukleazą płatkową 1 (FEN1) i ligazą DNA I. Podczas replikacji DNA może wystąpić szereg mutacji punktowych, podczas których nukleotydy są usuwane, wstawiane lub niedopasowane, z których wszystkie muszą zostać naprawione przed wystąpieniem mitozy. Sugeruje się, że Rad-9 ma wiele kluczowych interakcji z kompleksami białek naprawiających niedopasowania MLH1, MSH2, MSH3 i MSH6. Znane są również interakcje w następujących mechanizmach naprawczych: naprawa przez wycinanie nukleotydów (NER), oporność na międzyniciowe wiązania krzyżowe DNA i rekombinacja homologiczna (HR)

Rola w apoptozie

Zwykle komórki posiadają wiele punktów kontrolnych i mechanizmów naprawczych, które pozwalają naprawić DNA i odzyskać prawidłowe funkcje przed mitozą. Jednakże, gdy uszkodzenie DNA jest zbyt rozległe, aby umożliwić mechanizm naprawczy, komórki mogą aktywować apoptozę, powodując śmierć komórkową. Podczas takiego zdarzenia Rad9 ulega nadekspresji i translokacji do mitochondriów. Motyw BH3, zlokalizowany na N-końcu białka, hamuje białka Bcl-2 i Bcl-xL, które wytwarzają działanie antyapoptotyczne w mitochondriach, sprzyjając w ten sposób śmierci komórki. W stresujących warunkach, które uszkadzają DNA, kinaza tyrozynowa C-Abl aktywuje motyw BH3 poprzez fosforylację Y38, tyrozyny znajdującej się w motywie BH3, która promuje wiązanie rad-9 Bcl-xL, które indukuje apoptozę.

Rola w powstawaniu nowotworów

Mutacje somatyczne, które organizm gromadzi przez całe życie, wraz z różnymi substancjami chemicznymi, na które jest narażony, powodują raka. Biorąc pod uwagę rozległą rolę Rad-9 w hamowaniu cyklu komórkowego jako część kompleksu 9-1-1 i jego interakcje z białkami odpowiedzialnymi za naprawę DNA, można rozsądnie wywnioskować, że Rad-9 pełni wiele funkcji hamujących rozwój nowotworu, w przypadku których następuje utrata jego funkcji prowadzi do nowotworzenia. Aspekt Rad-9 hamujący nowotwór można również dostrzec na podstawie jego kluczowych funkcji w aktywacji apoptozy w przypadku rozległego uszkodzenia DNA. Biorąc pod uwagę jego kluczową rolę, wpływowe mutacje Rad-9 mogą powodować raka. Jednakże złożoność interakcji białek jest oczywista, ponieważ nadekspresję Rad-9 powiązano z wieloma postaciami raka płuc i prostaty. Ponadto wiele badań wykazało, że białko Rad-9 jest niezbędne do przeżycia komórek nowotworowych. Ze względu na wysoki wskaźnik mutacji, opóźnienia replikacji i ogólny stres replikacyjny, komórki nowotworowe są w dużym stopniu zależne od mechanizmów uszkodzenia DNA, aby nadążyć za wymaganiami dotyczącymi szybkości podziału. Biorąc pod uwagę te ostatnie odkrycia, Rad-9 opisano jako białko o podwójnej funkcji, z jednej strony posiadające właściwości onkogenne, które są niezbędne do wzrostu określonych komórek nowotworowych, a z jednej strony posiadające właściwości tłumiące nowotwór, które są niezbędne do kontrolowania prawidłowego wzrostu komórek. Przyszłe badania nad właściwościami onkogennymi Rad-9 są konieczne, aby ujawnić pełną złożoność tego białka i jego znaczenie dla systemu kontroli cyklu komórkowego.

Historia

Rad9 jako gen promujący zatrzymanie cyklu komórkowego G2 w odpowiedzi na uszkodzenie DNA u Saccharomyces cerevisiae. Grupa napromieniała komórki drożdży w celu wywołania uszkodzeń DNA i przetestowała wiele różnych mutantów. Przetestowali 7 mutantów rad i wszystkie mutanty przeszły normalne zatrzymanie G2, z wyjątkiem jednego, rad9 . Mutant rad9 nie uległ zatrzymaniu G2, zamiast tego przeszedł przez cykl komórkowy i wiele komórek zmarło, ponieważ DNA nigdy nie zostało naprawione. Na tej podstawie podejrzewali, że Rad9 jest konieczne, aby wywołać zatrzymanie cyklu komórkowego G2. Aby to potwierdzić, przetestowali podwójnego mutanta rad9 ze szczepem rad52 z niedoborem naprawy DNA i odkryli, że komórce nie udało się zatrzymać w G2, co stanowi kolejny dowód, że do wywołania zatrzymania G2 potrzebny jest działający gen Rad9. Następnie wykorzystali MBC, inhibitor mikrotubul, do syntetycznego zatrzymania komórki w G2 w celu sprawdzenia, czy Rad9 był niezbędny do naprawy DNA. Odkryto, że gdy rad9 mutant został zatrzymany w G2, napromieniowany w celu wywołania uszkodzenia DNA i pozostawiony w G2 przez MBC na 4 godziny, komórka była zdolna do naprawy DNA i normalnego podziału. Wynik ten sugeruje, że Rad9 nie jest konieczny do naprawy DNA. Doszli do wniosku, że Rad9 jest ważnym genem, który ma kluczowe znaczenie dla zatrzymania komórki w G2 i zapewnia wierność transmisji chromosomów, ale nie jest niezbędny do naprawy DNA.

Interakcje

Rad9 jest aktywowany przez wielokrotną fosforylację przez kinazy zależne od cyklin i aktywuje Rad53 poprzez Mec1 w dół. Wykazano również, że Mrc1 współpracuje w celu rekrutacji Rad53 do uszkodzonego DNA. Po kompleksie 9-1-1 Rad9 jest intensywnie fosforylowany przez Mec1, co może wywołać samoasocjację większej liczby oligomerów Rad9 na chromosomach. Dalsza fosforylacja generuje miejsca wiązania dla Rad53, które również zostaje aktywowane przez Mec1, aby realizować swój cel w systemie kontroli cyklu komórkowego. Rad9 sam nie dokonuje naprawy DNA, jest jedynie białkiem adaptorowym, które wysyła sygnał. Wykazano również, że Rad9 oddziałuje z p53, a nawet może naśladować pewne funkcje p53.

Wykazano, że Rad9 jest w stanie wiązać się z tym samym regionem promotora co p53, który transaktywuje p21, co zatrzymuje postęp cyklu komórkowego poprzez hamowanie cyklin i CDK. Oprócz transaktywacji p21, Rad9 może również regulować transkrypcję genu naprawy przez wycinanie zasad NEIL, wiążąc elementy odpowiedzi podobne do p53 w promotorze genu.

Wykazano, że RAD9A wchodzi w interakcję z:

Struktura

Białko Rad9 zawiera powtórzenie tandemowe na końcu karboksylowym motywu BRCT (koniec karboksylowy BRCA1), który występuje w wielu białkach zaangażowanych w naprawę uszkodzeń DNA. Motyw ten jest niezbędny do działania Rad9. Kiedy usunięto motyw BRCT, przeżycie komórek znacznie spadło w porównaniu z Rad9 typu dzikiego. Rad9 jest zwykle hiperfosforylowany po uszkodzeniu DNA. a mutanty rad9 bez motywu BRCT nie wykazywały fosforylacji, więc jest możliwe, że miejsca fosforylacji są zlokalizowane w tej domenie. Ten sam mutant nie był również w stanie fosforylować Rad53 w dół.

Struktura białka jest złożona, ponieważ jest miejscem domen funkcjonalnych i interakcji białek. Ogólnie białko składa się z 391 aminokwasów i można je podzielić na 2 podsekcje: N-koniec i C-koniec. N-koniec ma 2 domeny podobne do proliferującego antygenu jądrowego komórki (PCNA), które służą jako ważne miejsca wiązania Rad-1 i Hus-1 w celu utworzenia kompleksu 9-1-1. Motyw BH3, znajdujący się również na N-końcu, ma kluczowe znaczenie dla wiązania się z białkami rodziny Bcl-2 w mitochondriach w celu wywołania apoptozy. Wreszcie aktywność egzonukleazy 3-5', która jest niezbędna do naprawy DNA. Tymczasem C-terminal ma miejsce bogate w prolinę, sygnał lokalizacji jądrowej (NLS) i ogon. Wszystkie te regiony służą jako ważne miejsca wiązania z różnymi składnikami odpowiedzi na uszkodzenie DNA, zwłaszcza z NLS, który ma miejsca fosforylacji seryny i treoniny.

Dalsza lektura

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=RAD9A&oldid=1142720038 ”