Kaffeiini ja DNA:n korjaantuminen, Fokuksessa HR, DNA:n katkeaman korjausjärjestelmä

Koska kahvin molekyyli on lähellä  DNA-puriiniemästen molekyylin hahmoa, voisikohan kahvi tehdä interaktion DNA:n aineenvaihduntaan? 

Yksi vastaus: 

LÄHDE:  Nucleic Acids Res. 2015 Aug 18;43(14):6889-901. doi: 10.1093/nar/gkv520. Epub 2015 May 27. Caffeine impairs resection during DNA break repair by reducing the levels of nucleases Sae2 and Dna2.

Tsabar M¹, Eapen VV¹, Mason JM², Memisoglu G¹, Waterman DP¹, Long MJ¹, Bishop DK², Haber JE³.

TIIVISTELMÄN SUOMENNOSTA, Abstract

Kun eukaryoottiseen soluun tulee kromosomaalinen virhe DSB, kaksoissäikeen täydellinen katkeam , aktivoituu DNA-vaurioita tarkistava kontrollikohta  ja siihen kuuluu PI3K:n kaltaisia kinaaseja ATR ja ATM ( vastaavat ovat Mec1 ja Tel1 hiivassa). DSB:n muodostumisen jälkeen Mec1 ja Tel1 fosforyloivat histonin H2A seriini-129- kohdan (gamma-H2AX). Tutkijat käyttivät tässä kaffeiinia estämään tarkistuskohdan (checkpoint) kinaaseja   DNA.n kaksoisvaurion indusoimisen jälkeen. Tutkijat osoittivat pitkittynyttä fosforylaatiota H2A-seriini-219- kohtaan  ei vaadita Mec1 ja Tel1 aktiviteeteille. Odottamatta he havaitsivat kaffeiinikäsittelyn haittaavan  HR- nimistä  kaksoissäikeen  katkeaman korjausjärjestelmää ( HR, homologous recombination)  estämällä 5´ ja 3´ päitten trimmauksen ( resektion)  ja tämä oli riippumaton Mec1 ja Tel1 inhibitiosta.

 Kaffeiinikäsittely johtaa nopeaan Sae2- ja Dna2 - tekijöitten  proteosomaaliseen silppuroitumiseen (hajoittamiseen). Sae1 on nukleaasi, jolla on tehtävää katkoskohdan päitten trimmauksessa, päitten resektion  alussa ja Dna2 on nukleaasi, joka kiihdyttää toista  laajan resektion tietä. Kun ei ole  DNA-vauriota,  Sae2 on normaalisti  epävakaa ( instabiili). 

Kommentti: Ihmisellä on DNA2 homologi:  http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/1763 

Ihmisellä on Sae2 homologi. RBBP8, retinoblastomaproteiinia  sitova proteiini 8. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/5932

Samankaltainen Sae2-kato havaitaan, jos proteiinisynteesiä estetään sykloheximidillä. Kaffeiinikäsittelyllä on samanlainen vaikutus säteilytettyihin HeLa soluihin (syöpäsoluihin)  ja se blokeeraa RPA ja Rad51 fokusten muodostumisen, jotka ovat riippuvaisia  katkenneitten kromosomipäitten  trimmauksesta: 5´ ja 3´-resektioista.  Nämä havainnot  tukevat  oivallusta kaffeiiniin  syöpäsoluja  DSB:lle herkistävsta vaikutuksesta. 

In response to chromosomal double-strand breaks (DSBs), eukaryotic cells activate the DNA damage checkpoint, which is orchestrated by the PI3 kinase-like protein kinases ATR and ATM (Mec1 and Tel1 in budding yeast). Following DSB formation, Mec1 and Tel1 phosphorylate histone H2A on serine 129 (known as γ-H2AX). We used caffeine to inhibit the checkpoint kinases after DSB induction. We show that prolonged phosphorylation of H2A-S129 does not require continuous Mec1 and Tel1 activity. Unexpectedly, caffeine treatment impaired homologous recombination by inhibiting 5' to 3' end resection, independent of Mec1 and Tel1 inhibition

. Caffeine treatment led to the rapid loss, by proteasomal degradation, of both Sae2, a nuclease that plays a role in early steps of resection, and Dna2, a nuclease that facilitates one of two extensive resection pathways. Sae2's instability is evident in the absence of DNA damage. A similar loss is seen when protein synthesis is inhibited by cycloheximide. Caffeine treatment had similar effects on irradiated HeLa cells, blocking the formation of RPA and Rad51 foci that depend on 5' to 3' resection of broken chromosome ends. Our findings provide insight toward the use of caffeine as a DNA damage-sensitizing agent in cancer cells.
© The Author(s) 2015. Published by Oxford University Press on behalf of Nucleic Acids Research.

PMID:

26019182

[PubMed - in process]

PMCID:

PMC4538808

Free PMC Article
Muistiin HR homologous Recombination tapahtumasta Per Aasin artikkelsita:

• HR (Homologous recombination)

Hiivasolussa tapahtuu DSB- kaksoisvaurion korjaaminen HR-menetelmällä pääasiassa, kun on diploidi vaihe, NHEJ järjestelmä nähdään jossain hiivan haploidissa vaiheessa.

Multisellulaariset eukaryosyytit sen sijaan valitsevat kaksoisvaurion korjauksessa lähinnä NHEJ-menetelmän. Syynä on sekin, että HR näissä monisoluisissa eukaryosyyteissa on liian hidas prosessi ja voisi johtaa kromosomaalisiin translokaatioihin, koska niissä on laajempia DNA- toistojen homologisia fraktioita, mistä seuraa homologista cross over-reaktiota.

Koe-eläimellä HR-faktoreitten (RAD51, RAD51B, RAD51D, Xrcc2, Mre11, NBS1) puute voi johtaa embryoletaalisuuteen, poikkeuksena tekijät ATM, RAD52, RAD54. Tästä päätellään, että on HR funktio on tärkeä.

HR tapahtuma ( kuva) : RAD 50, Mre11, NBS1 kompleksi resekoi 5´-päät. RPA suojaa 3´-päät. RAD51 sitoutuu 3´-päihin.

RAD51, RAD 52 ja RAD 54 stimuloivat homologien etsintää ja haaran migraatiota. Homologiset ketjut syntetisoituvat.

Ligaasi siloittaa korjautuman ja kromatidit erottautuvat. Ketjut ovat korjautuneet ( error-free)

(Kts. kuvia NHEJ ja HR DSB-korjaustapahtumista: . Kaffeiinin vaikutus johtaa tilanteeseen decreased resection, kuten alhaalla oikealla olevassakuvassa). http://www.nature.com/nrm/journal/v14/n3/fig_tab/nrm3523_F2.html

• Katso NBS1 geeni.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15493328
 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/4683

• Sae2 nukleaasi

J Biol Chem. 2015 Sep 18;290(38):22931-8. doi: 10.1074/jbc.R115.675942. Epub 2015 Jul 31.

DNA End Resection: Nucleases Team Up with the Right Partners to Initiate Homologous Recombination.

Cejka P¹. Abstract

The repair of DNA double-strand breaks by homologous recombination (HR)  commences by nucleolytic degradation of the 5'-terminated strand of the DNA break. This leads to the formation of 3'-tailed DNA, which serves as a substrate for the strand exchange protein Rad51. The nucleoprotein filament then invades homologous DNA to drive template-directed repair. In this review, I discuss mainly the mechanisms of DNA end resection in Saccharomyces cerevisiae, which includes short-range resection by Mre11-Rad50-Xrs2 and Sae2, as well as processive long-range resection by Sgs1-Dna2 or Exo1 pathways. Resection mechanisms are highly conserved between yeast and humans, and analogous machineries are found in prokaryotes as well.
© 2015 by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.

KEYWORDS:

DNA end resection; DNA endonuclease; DNA helicase; DNA repair; nuclease; protein phosphorylation; recombination