Блог

May 13, 2023

C11orf54 способствует восстановлению ДНК, блокируя CMA.

Том коммуникативной биологии

Биология связи, том 6, Номер статьи: 606 (2023) Цитировать эту статью

1 Альтметрика

Подробности о метриках

C11orf54 представляет собой сложноэфирную гидролазу, высококонсервативную у разных видов. C11orf54 был идентифицирован как белок-биомаркер рака почки, но его точная функция остается плохо изученной. Здесь мы демонстрируем, что нокдаун C11orf54 уменьшает пролиферацию клеток и усиливает цисплатин-индуцированное повреждение ДНК и апоптоз. С одной стороны, потеря C11orf54 снижает экспрессию Rad51 и накопление в ядре, что приводит к подавлению репарации гомологичной рекомбинации. С другой стороны, C11orf54 и HIF1A конкурентно взаимодействуют с HSC70, нокдаун C11orf54 способствует связыванию HSC70 с HIF1A, чтобы нацелить его на деградацию посредством шаперон-опосредованной аутофагии (CMA). Деградация HIF1A, опосредованная нокдауном C11orf54, снижает транскрипцию регуляторной субъединицы M2 рибонуклеотидредуктазы (RRM2), которая является ферментом RNR, ограничивающим скорость синтеза и репарации ДНК путем производства dNTP. Добавление dNTP может частично предотвратить повреждение ДНК, вызванное нокдауном C11orf54, и гибель клеток. Кроме того, мы обнаружили, что бафиломицин А1, ингибитор как макроаутофагии, так и шаперон-опосредованной аутофагии, демонстрирует аналогичные спасательные эффекты, что и лечение dNTP. Таким образом, мы раскрываем роль C11orf54 в регуляции повреждения и восстановления ДНК посредством CMA-опосредованного уменьшения оси HIF1A/RRM2.

Геномная целостность имеет решающее значение для поддержания гомеостаза, нормального развития и профилактики рака1. Как эндогенный, так и экзогенный геномный стресс вызывают одноцепочечные разрывы ДНК (SSB) и двухцепочечные разрывы ДНК (DSB), что приводит к активной реакции на повреждение ДНК (DDR)2,3. Пути DDR обнаруживают, сигнализируют и восстанавливают различные типы повреждений ДНК, что имеет решающее значение для поддержания геномной стабильности4. Гомологичная рекомбинация (HR) представляет собой основной механизм безошибочной гомологичной репарации DSB и межцепочечных сшивок (ICL). Rad51 и его паралоги играют важную роль в этом процессе5,6. Рибонуклеотидредуктаза (RNR) катализирует дезоксирибонуклеотиды (dNTP), необходимые для синтеза ДНК. Две субъединицы RRM1 (каталитическая субъединица рибонуклеотидредуктазы M1) и RRM2 (регуляторная субъединица рибонуклеотидредуктазы M2) составляют комплекс α2β2, обеспечивающий каталитическую активность, а баланс dNTP внутри клеток жизненно важен для клеточного гомеостаза и поддержания целостности генома7,8,9. Ограничивающий скорость фермент RNR, RRM2, необходим для синтеза и восстановления ДНК путем производства dNTPs10.

Индуцируемый гипоксией фактор-1 (HIF1) представляет собой димерный транскрипционный комплекс, который участвует во многих биологических процессах, таких как метаболизм, воспаление и онкогенез11. HIF1A является субъединицей комплекса HIF1, который был модифицирован HIF-специфичными пролилгидроксилазами (PHD) в присутствии O2. Модифицированный HIF1A разрушается протеасомой, что требует кислородзависимого гидроксилирования пролина и убиквитинирования, опосредованного фон Хиппеля-Линдау (VHL)12. Более того, сообщалось, что HIF1A регулирует DDR различными способами. P-H2A.X является маркером двухцепочечных разрывов ДНК, усиливающим сигнал повреждения и привлекающим белки репарации повреждений ДНК13. В раковых клетках нокдаун HIF1A снижает вызванное гипоксией накопление p-H2A.X, а затем влияет на способность восстановления повреждений ДНК и устойчивость к терапии опухоли14. Опосредованная гипоксией стабилизация HIF1A способствует транскрипции hTERT (теломеразная обратная транскриптаза) и hTR (компонент теломеразной РНК), а затем регулирует повреждение ДНК и стабильность генома15,16. Между тем, потеря HIF1A может препятствовать восстановлению двухцепочечных разрывов ДНК и быть более чувствительной к химиотерапии17,18.

Шаперон-опосредованная аутофагия (CMA) — это тип аутофагии, при котором субстраты направляются непосредственно в лизосому для деградации. Белки-субстраты CMA избирательно распознаются родственным белком теплового шока массой 70 кДа (HSC70) и направляются в лизосомы, которые впоследствии рекрутируются на лизосомальный мембранный рецептор типа 2A (LAMP2A) для CMA-опосредованной деградации19. CMA участвует в репарации ДНК и может предотвращать злокачественную трансформацию, поддерживая стабильность генома19. Недавние исследования показали, что HIF1A является субстратом CMA и участвует в регуляции клеточного цикла. HIF1A разрушается CMA-зависимым образом, когда он убиквитилируется на Lys63 с помощью убиквитин-белковой лигазы E3 STUB120. Киназа контрольной точки 1 (CHK1), регулятор клеточного цикла, является еще одним субстратом CMA. Ингибирование CMA вызывает сохранение ядра Chk1 во время ответа на повреждение ДНК, что приводит к накоплению повреждений ДНК и нарушению репарации ДНК21.