對DNA損傷位點過程的結(jié)構(gòu)性見解

Ishan Deshpande和來自Susan Gasser小組的同事以及FMI的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)施闡明了Mec1-Ddc2(一種參與DNA損傷反應(yīng)的腫瘤抑制因子)如何在DNA損傷部位聚集的機制。他們專注于Ddc2-RPA相互作用，它將Mec1-Ddc2激酶復(fù)合物帶到DNA損傷位點的單鏈DNA上。憑借其結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，F(xiàn)MI科學(xué)家提供了兩個先前發(fā)表的結(jié)構(gòu)之間缺失的聯(lián)系，允許他們在DNA損傷位點上的ssDNA-RPA上組裝Mec1-Ddc2的大規(guī)模復(fù)合結(jié)構(gòu)模型。

ATR激酶吸引了20多年的興趣。該激酶是哺乳動物細(xì)胞中兩種中心DNA損傷感應(yīng)激酶之一，也是腫瘤抑制因子。兩種抑制ATR激酶的化合物正在臨床試驗中用于治療白血病和實體瘤。然而，這種酶如何在分子水平上受到調(diào)節(jié)仍然是難以捉摸的。

Ishan Deshpande是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)施的博士生和Friedrich Miescher生物醫(yī)學(xué)研究所(FMI)的Susan Gasser小組，現(xiàn)在已經(jīng)闡明了ATR，Mec1的酵母同源物如何在DNA損傷部位組裝的機制用于特定于站點的激活。

在酵母中，如在人類中，Mec1與稱為Ddc2(人類中的ATRIP)的調(diào)節(jié)亞基形成復(fù)合物。在DNA損傷后，大片的單鏈DNA(ssDNA)被暴露，其被復(fù)制蛋白A(RPA)快速覆蓋。Mec1-Ddc2識別這些ssDNA-RPA延伸并在這些位點累積以啟動修復(fù)機制。

Deshpande及其同事現(xiàn)在已經(jīng)解決了Ddc2 N末端的三維結(jié)構(gòu)與RPA的一部分相關(guān)聯(lián)，從而提供了RPA和Mec1之間關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)到目前為止還難以捉摸。Deshpande解釋說，我們獲得了Ddc2 N末端的高分辨率共晶結(jié)構(gòu)以及RPA的亞基。利用這些數(shù)據(jù)，我們可以證明Ddc2形成同源二聚體并通過其N末端結(jié)合RPA。有趣的是，我們的Ddc2-RPA結(jié)構(gòu)是兩個先前發(fā)表的結(jié)構(gòu)之間缺失的鏈接，這使我們能夠在DNA損傷位點上的ssDNA-RPA上組裝Mec1-Ddc2的大規(guī)模復(fù)合結(jié)構(gòu)模型。

Ddc2 N末端不僅促進(jìn)Mec1與RPA的相互作用，而且還起Mec1激酶的間隔物的作用。Deshpande解釋說：細(xì)長的Ddc2 N末端允許大的Mec1激酶模塊移動而不會遇到受損的DNA，也不會在損傷處發(fā)生修復(fù)機械。此外，Ddc2間隔區(qū)可允許Mec1磷酸化多個空間上不同的底物，同時保持與DNA損傷位點結(jié)合。您可以將Ddc2 N末端視為長頸鹿的頸部，讓長頸鹿能夠到達(dá)地面上的草地以及高大樹上的葉子。

適當(dāng)?shù)腗ec1-Ddc2活性對于各種DNA損傷修復(fù)都很重要。然而，Deshpande及其同事的功能數(shù)據(jù)表明，Ddc2 N末端對紫外線DNA損傷后的細(xì)胞存活特別重要。Deshpande解釋說，我們的模型表明僅僅將mec1-Ddc2募集到ssDNA可以促進(jìn)其同源二聚化，從而激活Mec1-Ddc2復(fù)合物。

此外，Susan Gasser指出“這是我的實驗室與FMI結(jié)構(gòu)設(shè)施之間的精彩合作，使我們能夠從結(jié)構(gòu)到功能之間架起橋梁。”

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