Ku (protein) - Ku (protein)

Oprava rentgenem
křížové doplňování 5
Ku vázán na DNA.png
Krystalová struktura lidského Ku vázána na DNA. Ku70 je zobrazen fialově, Ku80 modře a řetězec DNA zeleně.[1]
Identifikátory
SymbolXRCC5
Alt. symbolyKu80
Gen NCBI7520
HGNC12833
OMIM194364
PDB1JEY
RefSeqNM_021141
UniProtP13010
Další údaje
MístoChr. 2 q35
Oprava rentgenem
vzájemně se doplňující 6
Identifikátory
SymbolXRCC6
Alt. symbolyKu70, G22P1
Gen NCBI2547
HGNC4055
OMIM152690
PDB1JEY
RefSeqNM_001469
UniProtP12956
Další údaje
MístoChr. 22 q11-q13
Ku70 / Ku80 N-koncová doména alfa / beta
PDB 1jeq EBI.jpg
krystalová struktura ku heterodimeru
Identifikátory
SymbolKu_N
PfamPF03731
Pfam klanCL0128
InterProIPR005161
SCOP21jey / Rozsah / SUPFAM
Ku70 / Ku80 beta-barel doména
PDB 1jey EBI.jpg
krystalová struktura ku heterodimeru vázaného na DNA
Identifikátory
SymbolKu
PfamPF02735
InterProIPR006164
STRÁNKAPDOC00252
SCOP21jey / Rozsah / SUPFAM
Ku70 / Ku80 C-koncové rameno
PDB 1jey EBI.jpg
krystalová struktura ku heterodimeru vázaného na DNA
Identifikátory
SymbolKu_C
PfamPF03730
InterProIPR005160
SCOP21jey / Rozsah / SUPFAM
Ku koncová doména jako
PDB 1q2z EBI.jpg
struktura 3D řešení c-terminální oblasti ku86
Identifikátory
SymbolKu_PK_bind
PfamPF08785
InterProIPR014893
SCOP21q2z / Rozsah / SUPFAM

Ku je dimerní proteinový komplex, na který se váže DNA dvouvláknový zlom končí a je vyžadován pro nehomologní spojování konců (NHEJ) cesta Oprava DNA. Ku je evolučně konzervován z bakterií na člověka. Rodový bakteriální Ku je a homodimer (dvě kopie stejného proteinu navázané na sebe).[2] Eukaryotic Ku je a heterodimer ze dvou polypeptidy, Ku70 (XRCC6) a Ku80 (XRCC5), tak pojmenovaný, protože molekulární váha lidských proteinů Ku je kolem 70 kDa a 80 kDa. Tyto dvě podjednotky Ku tvoří strukturu ve tvaru koše, která se navléká na Konec DNA.[1] Po navázání může Ku sklouznout po řetězci DNA a umožnit navlékání dalších molekul Ku na konec. U vyšších eukaryot tvoří Ku komplex s Katalytická podjednotka proteinkinázy závislá na DNA (DNA-PKcs) za vzniku úplné DNA-závislé protein kináza, DNA-PK.[3] Předpokládá se, že Ku funguje jako molekulární lešení, na které se mohou vázat další proteiny podílející se na NHEJ, což orientuje dvouvláknový zlom pro ligaci.

Proteiny Ku70 a Ku80 se skládají ze tří strukturních domén. The N-terminál doména je alfa / beta doména. Tato doména přispívá k rozhraní dimeru pouze malým způsobem. Doména obsahuje šest pramenů beta list z Rossmann fold.[4] Centrální doménou Ku70 a Ku80 je DNA -vazba beta-barel doména. Ku navazuje jen pár kontaktů s páteří cukru a fosfátu a žádný s DNA báze, ale sedí to stericky na hlavní, důležitý a malá drážka obrysy tvořící kruh, který obepíná duplexní DNA a kolébá dvě celé otáčky molekuly DNA. Vytvořením mostu mezi rozbitými konci DNA Ku jedná strukturálně podporovat a sladit konce DNA, chránit je před degradací a zabránit promiskuitní vazbě na neporušenou DNA. Ku účinně srovnává DNA a přitom umožňuje přístup k polymerázy, nukleázy a ligázy k rozbitým koncům DNA, aby se podpořilo spojení konců.[5] The C-terminál paže je alfa šroubovice region, který zahrnuje střed beta-barel doména opačného podjednotka.[1] V některých případech je na C-konci přítomna čtvrtá doména, která se váže na DNA závislou protein kináza katalytická podjednotka.[6]

Obě podjednotky Ku byly experimentálně vyrazen u myší. Tyto myši vykazují chromozomální nestabilita, což naznačuje, že NHEJ je důležitý pro udržování genomu.[7][8]

V mnoha organismech má Ku další funkce telomery kromě své role v opravě DNA.[9]

Zdá se, že hojnost Ku80 souvisí s dlouhověkostí druhů.[10]

Stárnutí

Mutantní myši defektní v Ku70 nebo Ku80 nebo dvojitě mutantní myši deficientní v Ku70 i Ku80 vykazují časné stárnutí.[11] Průměrná délka života tří mutantních myších kmenů byla navzájem podobná, přibližně v 37. týdnu, ve srovnání s 108 týdny v případě kontroly divokého typu. Bylo zkoumáno šest konkrétních známek stárnutí a bylo zjištěno, že tři mutantní myši vykazovaly stejné známky stárnutí jako kontrolní myši, ale v mnohem mladším věku. Incidence rakoviny nebyla u mutovaných myší zvýšena. Tyto výsledky naznačují, že funkce Ku je důležitá pro zajištění dlouhověkosti a že NHEJ dráha opravy DNA (zprostředkovaná Ku) má klíčovou roli při opravě zlomů dvouřetězcových DNA, které by jinak způsobily předčasné stárnutí.[12] (Viz také Teorie poškození DNA stárnutí.)

Rostliny

Ku70 a Ku80 byly také experimentálně charakterizovány v rostlinách, kde se zdá, že hrají podobnou roli jako u jiných eukaryot. U rýže bylo prokázáno, že potlačení kteréhokoli proteinu podporuje homologní rekombinace (HR)[13] Tento efekt byl využíván ke zlepšení genové cílení (GT) účinnost v Arabidopsis thaliana. Ve studii byla frekvence GT na bázi HR s použitím nukleázy se zinkovým prstem (ZFN) zvýšena až šestnáctkrát ku70 mutanti[14] Tento výsledek má slibné důsledky pro editaci genomu napříč eukaryoty, protože opravné mechanismy DSB jsou vysoce konzervované. Podstatný rozdíl spočívá v tom, že v rostlinách se Ku podílí také na údržbě alternativní morfologie telomer charakterizované tupými konci nebo krátkými (≤ 3-nt) 3 'převisy.[15] Tato funkce je nezávislá na roli Ku v opravě DSB, protože bylo prokázáno, že odstranění schopnosti komplexu Ku přemístit se podél DNA zachovává telomery s tupými konci a brání opravě DNA.[16]

název

Jméno „Ku“ je odvozeno od příjmení japonského pacienta, u kterého bylo objeveno.[17]

Reference

  1. ^ A b C PDB: 1JEY​; Walker JR, Corpina RA, Goldberg J (srpen 2001). „Struktura heterodimeru Ku vázaného na DNA a její důsledky pro opravu dvouřetězcových zlomů“. Příroda. 412 (6847): 607–14. Bibcode:2001 Natur.412..607W. doi:10.1038/35088000. PMID  11493912. S2CID  4371575.
  2. ^ Doherty AJ, Jackson SP, Weller GR (červenec 2001). "Identifikace bakteriálních homologů opravných proteinů Ku DNA". FEBS Lett. 500 (3): 186–8. doi:10.1016 / S0014-5793 (01) 02589-3. PMID  11445083. S2CID  43588474.
  3. ^ Carter T, Vancurová I, Sun I, Lou W, DeLeon S (prosinec 1990). „Proteinkináza aktivovaná DNA z jader buněk HeLa“. Mol. Buňka. Biol. 10 (12): 6460–71. doi:10.1128 / MCB.10.12.6460. PMC  362923. PMID  2247066.
  4. ^ Sugihara T, Wadhwa R, Kaul SC, Mitsui Y (duben 1999). „Nový protein podobný metalothioneinu podobný varlatům, tesmin, je časným markerem diferenciace mužských zárodečných buněk“. Genomika. 57 (1): 130–6. doi:10.1006 / geno.1999,5756. PMID  10191092.
  5. ^ Aravind L, Koonin EV (srpen 2001). „Prokaryotické homology eukaryotického proteinu Ku vázajícího se na konec DNA, nové domény v proteinu Ku a predikce prokaryotického systému opravy dvouvláknového zlomu“. Genome Res. 11 (8): 1365–74. doi:10,1101 / gr. 181001. PMC  311082. PMID  11483577.
  6. ^ Harris R, Esposito D, Sankar A, Maman JD, Hinks JA, Pearl LH, Driscoll PC (leden 2004). "Struktura 3D řešení C-terminální oblasti Ku86 (Ku86CTR)". J. Mol. Biol. 335 (2): 573–82. doi:10.1016 / j.jmb.2003.10.047. PMID  14672664.
  7. ^ Difilippantonio MJ, Zhu J, Chen HT, Meffre E, Nussenzweig MC, Max EE, Ried T, Nussenzweig A (březen 2000). „Protein pro opravu DNA Ku80 potlačuje chromozomální aberace a maligní transformaci“. Příroda. 404 (6777): 510–4. Bibcode:2000Natur.404..510D. doi:10.1038/35006670. PMC  4721590. PMID  10761921.
  8. ^ Ferguson DO, Sekiguchi JM, Chang S, Frank KM, Gao Y, DePinho RA, Alt FW (červen 2000). „Pro genomovou stabilitu a potlačení translokací je nutná nehomologní cesta spojování konce DNA opravou“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 97 (12): 6630–3. Bibcode:2000PNAS ... 97.6630F. doi:10.1073 / pnas.110152897. PMC  18682. PMID  10823907.
  9. ^ Boulton SJ, Jackson SP (březen 1998). „Komponenty nehomologní cesty spojování na konci závislé na Ku se podílejí na udržování telomerické délky a umlčování telomeru“. EMBO J.. 17 (6): 1819–28. doi:10.1093 / emboj / 17.6.1819. PMC  1170529. PMID  9501103.
  10. ^ Lorenzini A, Johnson FB, Oliver A, Tresini M, Smith JS, Hdeib M, Sell C, Cristofalo VJ, Stamato TD (listopad – prosinec 2009). „Významná korelace dlouhověkosti druhů s dvojitým řetězcem rozpoznávání DNA, ale ne s délkou telomeru“. Mech Aging Dev. 130 (11–12): 784–92. doi:10.1016 / j.mad.2009.10.004. PMC  2799038. PMID  19896964.
  11. ^ Li H, Vogel H, Holcomb VB, Gu Y, Hasty P (2007). „Vymazání Ku70, Ku80 nebo obou způsobuje předčasné stárnutí bez podstatného zvýšení rakoviny“. Mol. Buňka. Biol. 27 (23): 8205–14. doi:10.1128 / MCB.00785-07. PMC  2169178. PMID  17875923.
  12. ^ Bernstein H, Payne CM, Bernstein C, Garewal H, Dvořák K (2008). „Rakovina a stárnutí jako důsledky neopraveného poškození DNA“. V: Nový výzkum poškození DNA (Redaktoři: Honoka Kimura a Aoi Suzuki) Nova Science Publishers, New York, kapitola 1, s. 1-47. otevřený přístup, ale pouze pro čtení https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=43247 Archivováno 2014-10-25 na Wayback Machine ISBN  978-1604565812
  13. ^ Nishizawa-Yokoi A, Nonaka S, Saika H, ​​Kwon YI, Osakabe K, Toki S (prosinec 2012). „Potlačení Ku70 / 80 nebo Lig4 vede ke snížení stabilní transformace a zlepšení homologní rekombinace v rýži“. Nový fytolog. 196 (4): 1048–59. doi:10.1111 / j.1469-8137.2012.04350.x. PMC  3532656. PMID  23050791.
  14. ^ Qi Y, Zhang Y, Zhang F, Baller JA, Cleland SC, Ryu Y, Starker CG, Voytas DF (březen 2013). „Zvyšování frekvencí místně specifické mutageneze a genového cílení u Arabidopsis manipulací s opravnými cestami DNA“. Výzkum genomu. 23 (3): 547–54. doi:10,1101 / gr.145557.112. PMC  3589543. PMID  23282329.
  15. ^ Kazda A, Zellinger B, Rössler M, Derboven E, Kusenda B, Riha K (srpen 2012). "Chromozomová ochrana konce tupými konci telomer". Geny a vývoj. 26 (15): 1703–13. doi:10.1101 / gad.194944.112. PMC  3418588. PMID  22810623.
  16. ^ Valuchova S, Fulneček J, Prokop Z, Stolt-Bergner P, Janoušková E, Hofr C, Riha K (červen 2017). „Ochrana tmelů s tupými konci Arabidopsis je zprostředkována fyzickou asociací s Ku Heterodimer“. Rostlinná buňka. 29 (6): 1533–1545. doi:10,1105 / tpc.17.00064. PMC  5502450. PMID  28584163.
  17. ^ Dynan, W. S .; Yoo, S. (1998). „Interakce katalytické podjednotky proteinu Ku a DNA-dependentní proteinkinázy s nukleovými kyselinami“. Výzkum nukleových kyselin. 26 (7): 1551–1559. doi:10.1093 / nar / 26.7.1551. PMC  147477. PMID  9512523.
Tento článek včlení text od public domain Pfam a InterPro: IPR005161
Tento článek včlení text od public domain Pfam a InterPro: IPR006164
Tento článek včlení text od public domain Pfam a InterPro: IPR005160
Tento článek včlení text od public domain Pfam a InterPro: IPR014893