PDF《BRCA1 与DSB 修复路径取向》

1 CtIP/ Mre11 启动切除, BRCA1 促进深度切除 减数 分裂重组11 ( meiotic recombination 11, Mre11) 和C末端结合蛋白作用因子 ( c- terminal binding protein- interacting protein,CtIP) 响应 DSB, 互相配合并启动和切除 DSB 断端, 核酸外切酶

1 ( exonuclease 1, Exo1) 、 bloom helicase( BLM) 、 DNA2 helicase /nuclease( Dna2) 等酶则对其继续深度切除,

9 2 中国生物化学与分子生物学报 第31 卷 从而产生或长或短的 3'

- 突出的 ssDNA[5 ] . 长链 3'

ssDNA 牵引同源序列的寻找, 为HDR 和SSA 所必 需, 短链 3'

ssDNA 为A- EJ 所需. 依赖于 MRN 和/或CtIP, BRCA1 可以被募集到 DSBs 缺口及其周边染 色质邻近. BRCA1 蛋白本身能提高 DNA 的末端切 除[6 ] . BRCA1 加快 HDR 步骤中的早期末端切除, 启动 BRCA2- RAD51 的募集 [7 ] . 依赖扩张性毛细血 管共济失调突变基因( ataxia- telangiectasia mutated gene, ATM) 和/或关卡激酶

2 ( checkpoint kinase2, Chk2) , BRCA1 与MRN 复合物直接结合, 电离辐射 ( ionizing radiation,IR) 暴露后该结合进一步增强[8 ] . BRCA1 负调控 Mre11 的内/外核酸酶活性, 保护 DSBs 末端免于遭到 Mre11 等的再次切割, 调节3'

ssDNA 的生成、 延伸时间和长度 [9 ] . BRCA1 与CtIP 直接结合, 提高 DNA 末端切除, 提高 ssDNA 的 延伸长度, 促进 RPA 核聚集点 ( foci) 形成, 提高 HDR, 抑制 A- EJ[10 ] . 另有报道认为, 有效的 SSA 修 复也依赖于 BRCA1 和CtIP. 3.

2 BRCA1 稳定 KU80, 提高 DNA 双链断裂精确 连接 KU 保护末端, 并充当组装其它核心 NHEJ 因子 的脚手架, 生成结构相容的末端后进行 C- NHEJ 修 复连接 [11 ] . KU80 抑制人类外切酶 Exo1 募集到 DSB, 并与 MRN 等切除因子竞争 DSB[12 ] . KU80 和Mre11 之间的平衡, 反映在 DNA 末端保护和切除之 间的竞争, 是DSB 选择修复路径的重要调节节点. 共免疫沉淀结果显示, KU80 和BRCA1 呈现较 强的 损伤依赖性相互结合[13 ] . 通过结合KU80, BRCA1 ( 和BARD1) 被早期募集. 即使在 BRCA1 表 达很低的 G1 期, BRCA1 仍然被募集到损伤灶. 当HDR 未被激活时, BRCA1 作用于 NHEJ. BRCA1 被认为能稳定损伤灶上的 KU80, 提高 精确的 DSB 重新连接,抑制 G1 期染色体 DSBs 的 删除型 A- EJ 末端连接, 提高 G1 期细胞对 IR 诱导 DNA 损伤的耐受力 [14 ] . Zhuang 等[15 ] 研究结果显 示, BRCA1 提高有效的 NHEJ. Bennardo 等[16 ] 的结 果表明, 精确 NHEJ 需要 BRCA1, 总NHEJ( overall NHEJ = C- NHEJ + A- EJ) 则受 BRCA1 抑制. BRCA1 可能是 DSB 两端形成粘性末端的重要因素, 粘性末 端如不需要进行切除可直接相连, 通过 C- NHEJ 机 制实现精确修复. 3.

3 BRCA1 和53BP1 之间的平衡影响 DNA 末端 切除 BRCA1 与P53 结合蛋白( p53- binding protein 1, 53BP1) 具有相互拮抗的作用. BRCA1 缺陷导致 HDR 缺失, 53BP1 缺陷导致 C- NHEJ 缺失. 53BP1 结合 DSB 末端, 抑制 G1 期末端切除, 扳动 NHEJ. BRCA1 募集到DSB, 帮助移除并取代S期的53BP1, 可允许切除并提高 HDR, 抑制有害的 NHEJ 事件 [17 ] . BRCA1 促进 HDR 的发生, 增强基因组稳 定性和抑制肿瘤的功能, 由53BP1 介导的 DSB 染色 质活性来进行平衡. 控制末端切除是 BRCA1 和53BP1 争夺 DSB 染 色质的关键调节环节 [18 ] . RAP 作用因子

1 ( RAP interacting factor1, Rif1) 由53BP1 N 端磷酸化的 SQ/ TQ 结构域募集到 DSBs. 作为 53BP1 下游控制 5'

末 端切除的主要因子, Rif1 抑制 CtIP、 BLM 和Exo1 等 在内的切除活性, 抑制 BRCA1 /BARD1 复合物聚集 到DNA 损伤灶. Rif1 或53BP1 缺失, 将导致缬氨霉 素( zeocin) 诱导的 DSBs 上BRCA1- BARD 的明显 升高 [19 ] . 当BRCA1 缺陷时, 53BP1 抑制 HDR, 并且使错 误连接引起的异常染色体升高 [20 ] . PARP 抑制剂处 理BRCA1- 缺陷细胞, 可以诱导有害的 A- EJ, 引发染 色质重排. 但令人吃惊的是, 当53BP1 或Rif1 被同 时清除时, 这种情形会得到缓解 [19,