MDC1 - MDC1 - Wikipedia

MDC1
Protein MDC1 PDB 2ado.png
Dostupné struktury
PDBHledání ortologu: PDBe RCSB
Identifikátory
AliasyMDC1, NFBD1, mediátor kontrolního bodu poškození DNA 1
Externí IDOMIM: 607593 MGI: 3525201 HomoloGene: 67092 Genové karty: MDC1
Umístění genu (člověk)
Chromozom 6 (lidský)
Chr.Chromozom 6 (lidský)[1]
Chromozom 6 (lidský)
Genomic location for MDC1
Genomic location for MDC1
Kapela6p21.33Start30,699,807 bp[1]
Konec30,717,447 bp[1]
Exprese RNA vzor
PBB GE MDC1 203062 s at fs.png

PBB GE MDC1 203061 s at fs.png
Další údaje o referenčních výrazech
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez

9656

240087

Ensembl

ENSMUSG00000061607

UniProt

Q14676

Q5PSV9

RefSeq (mRNA)

NM_014641

NM_001010833

RefSeq (protein)

NP_055456

NP_001010833

Místo (UCSC)Chr 6: 30,7 - 30,72 MbChr 17: 35,84 - 35,86 Mb
PubMed Vyhledávání[3][4]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš

Zprostředkovatel proteinu kontrolního bodu poškození DNA 1 je 2080 aminokyselina dlouho protein že u lidí je kódován MDC1 gen[5][6][7] umístěné na krátkém rameni (p) chromozom 6. Protein MDC1 je regulátorem fáze Intra-S a kontrolních bodů buněčného cyklu G2 / M a rekrutuje opravné proteiny do místa poškození DNA. Podílí se na stanovení osudu přežití buněk ve spojení s tumor supresorovým proteinem p53 Tento protein se také nazývá Nuclear Factor s BRCT doménou 1 (NFBD1).

Funkce

Role v reakci na poškození DNA

The MDC1 gen kóduje MDC1 jaderný protein který je součástí dráhy poškození DNA (DDR), mechanismu, kterým eukaryotické buňky reagují na poškozenou DNA, konkrétně DNA dvouvláknové zlomy (DSB), které jsou způsobeny ionizující radiace nebo chemikálie klastogeny.[8] DDR savčích buněk je tvořena kinázy a faktory mediátoru / adaptéru.[9] V savčích buňkách je DRR síť cest tvořených bílkovinami, které fungují buď jako kinázy, nebo a mediátory / adaptéry, které přijímají kinázy k jejich fosforylačním cílům, tyto faktory společně detekují Poškození DNA a signalizovat opravný mechanismus i aktivovat kontrolní body buněčného cyklu.[9] Role MDC1 v DDR spočívá v tom, že funguje jako protein mediátoru / adaptéru zprostředkující komplex dalších proteinů DDR v místě poškození DNA[9] a oprava poškození DNA prostřednictvím jeho PST domény.[10]

Když je buňka vystavena ionizující radiace, své chromatin mohou být poškozeny DSB, spuštění DDR, která začíná na Komplex MRN nábor ATM kináza vystaven H2AX histony na poškozené DNA. bankomat fosforyláty the C-konec z H2AX histon (fosforylované H2AX histony jsou běžně označovány jako γH2AX) a stávají se epigenetický vlajka, která zvýrazňuje místo poškození DNA. Doména SDT proteinu MDC1 je fosforylována kaseinkinázou 2 (CK2), která mu umožňuje vázat další Komplex MRN, protein MDC1 může vnímat poškození DNA vazbou na vlajku γH2AX prostřednictvím své domény BRCT a přináší navázanou Komplex MRN na místo poškozené DNA a usnadňuje nábor a zadržení jiného ATM kináza. Druhá ATM kináza fosforyluje doménu TQXF na MDC1, což jí umožňuje rekrutovat E3 ubikvitin ligázu RNF8, která bude ubikvitinovat histony poblíž DSB, což iniciuje další ubikvitinaci chromatinu kolem místa poškození jinými faktory DDR. Tato agregace faktorů DDR a koncentrace fosforylovaných a ubikvitinovaných histonů se nazývá ohniska poškození DNA nebo ohniska indukovaná ionizujícím zářením.[9] a hlavní rolí MDC1 je koordinovat vytváření ohnisek poškození DNA. Tento protein je vyžadován k aktivaci fáze intra-S a fáze G2 / M kontrolní body buněčného cyklu v reakci na Poškození DNA.

Role v apoptóze

MDC1 má antiapoptotické vlastnosti přímou inhibicí apoptotický aktivita proteinu potlačujícího nádor p53. Poškození DNA může vyvolat apoptózu, když ATM kináza a Chk2 fosforyluje p53 na jeho zbytcích Ser-15 a Ser-20, který aktivuje p53 a stabilizuje jej tím, že mu umožňuje disociovat se z ligandu proteinu E3 ubikvitinu MDM2.[11] MDC1 může vykonávat svou antiapoptotickou aktivitu inhibicí p53 dvěma způsoby. Protein MDC1 se může vázat na n-konec p53 prostřednictvím své domény BRC1, která blokuje transaktivační doménu p53. MDC1 může také inaktivovat p53 snížením úrovní fosforylace zbytků p53 Ser-15 nezbytných k apoptotické aktivitě p53. Studie buněčných linií rakoviny plic (Buňky A549 ) ukázal nárůst apoptózy v reakci na genotoxický činidla, když byly hladiny proteinu MDC1 sníženy siRNA.[11]

Ztráta proteinu MDC1

Inhibice nebo ztráta proteinu MDC1 prostřednictvím studií s siRNA na lidských buňkách nebo knockout studie u myší ukázaly několik defektů jak na buněčné, tak na úrovni organismu. Myši chybí MDC1 jsou menší, mají neplodné muže, jsou radiosenzitivní a jsou náchylnější k nádorům. Knock out MDC1 myší buňky a umlčené lidské buňky byly radiosenzitivní, selhaly při zahájení kontrolních bodů fáze Intra-S a G2 / M, selhaly produkci ohnisek indukovaných ionizujícím zářením, měly špatnou fosforylaci DRR kinázami (ATM, CHK1, CHK2), defekty v homologní rekombinaci. Lidské buňky byly umlčeny MDC1 také vykazovaly náhodnou integraci plazmidu, sníženou apoptózu a zpomalenou mitózu.[9]

Interakce

MDC1 bylo prokázáno komunikovat s:

MDC1 se také váže na mRNA nebo polyadenylovanou RNA v jádře.[14]

Struktura bílkovin

The MDC1 protein obsahuje následující domény uvedené v pořadí od N-terminálu k C-terminálu:

  • doména spojená s forkhead (FHA), N-konec Doména leží mezi aminokyselinovými zbytky 54 a 105
  • SDT (nebo SDTD) - Tato doména se nachází mezi aminokyselinami 218 a 460.
  • TQXF- Tato doména se nachází mezi aminokyselinami 699 a 768.
  • PST- Tato doména leží mezi aminokyselinovými zbytky 114 a 1662.
  • BRCA 1 C-konec (BRCT ) doména a leží mezi aminokyselinami 1891 a 2082.
FHA doména
Na rozdíl od FHA domén na jiných DRR faktorech není FHA doména na MDC1 dobře charakterizována. Zapojilo se to do opravy DSB, fáze Intra-S a kontrolních bodů G2 / M, ale konkrétní mechanismus je ještě třeba určit. FHA doména má několik domnělých faktorů interagujících s MDC1-FHA, jako je bankomat, CHK2, a RAD51.[9]
Doména SDT
Když je doména SDT fosforylována, může se vázat Komplex MRN (složené z MRE11 / RAD50 / NBS1)[15] a je odpovědný za vedení Komplex MRN spojené s DSB chromatinem.[16][17][18] Tato doména spolu s NBS1 komplexu MRN jsou nezbytné pro aktivaci intra-S-fáze a G2 / M kontrolních bodů, jejich role v molekulárním mechanismu kontroly kontrolních bodů však nebyla vyřešena.[9]
TQXF doména
Tato doména je charakterizována čtyřmi threonin-glutaminem a poté fenylalaninem v poloze 3+.[9] bankomat fosforyluje tuto doménu, což jí umožňuje vázat RNF8 a E3 ubikvitin ligáza. Toto propojení MDC1 / RNF8 poté usnadňuje nábor dalších DDR faktorů, jako jsou RNF168, 53BP1 a BRCA1.[9] TQXF je důležitý pro správný průchod skrz Kontrolní bod G2 / M, molekulární mechanismus, kterým MDC1 a RNF8 regulují kontrolní bod G2 / M, však dosud nebyl vyřešen.
PST doména
PST doména je složena z opakování prolin-serin-threoninového motivu. Tato doména hraje roli v opravě DNA jak homologní rekombinací, tak nehomologním spojením konců, avšak mechanismus, kterým usnadňuje opravu poškozené DNA, dosud není znám.[10]
BRCT doména
BRCT doména na MDC1 se přímo váže na γH2AX poškozeného chromatinu. BRCT doména vytváří a / p záhyb, který sahá od C-konce MDC1 přes oblast linkeru. Přednostně se váže na fosforylované zbytky Ser, následované motivem Glu, Tyr na yH2AX.[19] Tato doména se také váže na komplex podporující anafázi (APC / C), což je E3 ubikvitin ligáza který degraduje cykliny.[20] BRCT doména se podílí na regulaci dekantačního kontrolního bodu na konci replikace vazbou Topo IIα toto zastaví buňku v cyklu G2, dokud se sesterský chromatin zcela neoddělí.[21] BRCT doména také interaguje s tumor supresorem p53 a inhibuje p53 blokováním jeho transaktivační domény a také pomáhá MDM2 deaktivace p53.[11]

Nařízení

MDC1 je nepřímo dolů regulován onkogen AKT1. AKT1 aktivuje výraz mikroRNA -22 (miR-22 ), který je zaměřen na konec 3 ’ MDC1 mRNA inhibující překlad. Aberantní nadměrná exprese AKT1, který je pozorován u několika druhů rakoviny, včetně prsu, plic a prostaty, má za následek sníženou produkci MDC1 a následně destabilizaci genomu a zvýšenou tumorigenicitu.[22]

Role v rakovině

MDC1 je domnělý supresor nádoru. Vyřazovací studie u myší ukázaly zvýšení vývoje nádoru, když MDC1 je ztracen. Snížení hladiny proteinu MDC1 bylo pozorováno u velkého počtu karcinomů prsu a plic.[23][24] Několik studií o různých lidských rakovinných buněčných liniích včetně Buňka A549 linie lidského karcinomu plic,[11] několik buněčných linií rakoviny jícnu (TE11, ANO2 , ANO5),[25] a buněčné linie rakoviny děložního čípku (HeLa, SiHa a CaSki)[26] vykazovaly zvýšenou citlivost na protinádorové léky (adriamycin a cisplatina ), když byly hladiny endogenního proteinu MDC1 sraženy k siRNA. Vzhledem k zapojení MDC1 do několika cest, které jsou často zpronevěřeny rakovinnými buňkami, včetně kontrolních bodů buněčného cyklu, potlačení DDR a potlačování p53, je léčba rakoviny zaměřena MDC1 mít potenciál být silný radiosenzibilizátor a chemosenzibilizátor.

Reference

  1. ^ A b C ENSG00000237095, ENSG00000137337, ENSG00000206481, ENSG00000234012, ENSG00000231135, ENSG00000228575, ENSG00000225589 GRCh38: Ensembl uvolnění 89: ENSG00000224587, ENSG00000237095, ENSG00000137337, ENSG00000206481, ENSG00000234012, ENSG00000231135, ENSG00000228575, ENSG00000225589 - Ensembl, Květen 2017
  2. ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000061607 - Ensembl, Květen 2017
  3. ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  4. ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  5. ^ Ozaki T, Nagase T, Ichimiya S, Seki N, Ohiri M, Nomura N, Takada N, Sakiyama S, Weber BL, Nakagawara A (září 2000). „NFBD1 / KIAA0170 je nový nukleární transkripční transaktivátor s doménou BRCT“. DNA Cell Biol. 19 (8): 475–485. doi:10.1089/10445490050128403. PMID  10975465.
  6. ^ A b Stewart GS, Wang B, Bignell CR, Taylor AM, Elledge SJ (únor 2003). "MDC1 je mediátorem kontrolního bodu poškození DNA savců". Příroda. 421 (6926): 961–966. Bibcode:2003 Natur.421..961S. doi:10.1038 / nature01446. PMID  12607005. S2CID  4410773.
  7. ^ „Entrez Gene: MDC1 mediátor kontrolního bodu poškození DNA 1“.
  8. ^ Zhou BB, Elledge SJ (listopad 2000). "Odpověď na poškození DNA: uvedení kontrolních bodů do perspektivy". Příroda. 408 (6811): 433–439. Bibcode:2000Natur.408..433Z. doi:10.1038/35044005. PMID  11100718. S2CID  4419141.
  9. ^ A b C d E F G h i Jungmichel S, Stucki M (srpen 2010). „MDC1: Umění udržet věci v centru pozornosti“ (PDF). Chromozom. 119 (4): 337–349. doi:10.1007 / s00412-010-0266-9. PMID  20224865. S2CID  20619554.
  10. ^ A b Lou Z, Chen BP, Asaithamby A, Minter-Dykhouse K, Chen DJ, Chen J (listopad 2004). „MDC1 reguluje autofosforylaci DNA-PK v reakci na poškození DNA“. J Biol Chem. 279 (45): 46359–62. doi:10.1074 / jbc.c400375200. PMID  15377652.
  11. ^ A b C d Nakanishi M, Ozaki T, Yamamoto H, Hanamoto T, Kikuchi H, Furuya K, Asaka M, Delia D, Nakagawara A (srpen 2007). „NFBD1 / MDC1 se asociuje s p53 a reguluje jeho funkci na křižovatce mezi přežitím a smrtí buňky v reakci na poškození DNA“. J Biol Chem. 282 (31): 22993–3004. doi:10.1074 / jbc.m611412200. PMID  17535811.
  12. ^ Lou Z, Minter-Dykhouse K, Wu X, Chen J (únor 2003). „MDC1 je spojen s aktivovaným CHK2 v reakčních cestách poškození savčí DNA“. Příroda. 421 (6926): 957–61. Bibcode:2003 Natur.421..957L. doi:10.1038 / nature01447. PMID  12607004. S2CID  4411622.
  13. ^ A b Xu X, Stern DF (říjen 2003). „NFBD1 / MDC1 reguluje tvorbu ohniska indukovaného ionizujícím zářením pomocí signalizačních a opravných faktorů kontrolního bodu DNA“. FASEB J.. 17 (13): 1842–8. doi:10.1096 / fj.03-0310com. PMID  14519663. S2CID  24870579.
  14. ^ Conrad T, Albrecht AS, de Melo Costa VR, Sauer S, Meierhofer D, Ørom UA (01.01.2016). "Sériové interaktomové zachycení jádra lidské buňky". Příroda komunikace. 7: 11212. Bibcode:2016NatCo ... 711212C. doi:10.1038 / ncomms11212. PMC  4822031. PMID  27040163.
  15. ^ de Jager M, van Noort J, van Gent DC, Dekker C, Kanaar R, Wyman C (listopad 2001). „Human Rad50 / Mre11 je flexibilní komplex, který dokáže uvázat DNA konce“. Mol Cell. 8 (5): 1129–1135. doi:10.1016 / s1097-2765 (01) 00381-1. PMID  11741547.
  16. ^ Bekker-Jensen S, Lukas C, Kitagawa R, Melander F, Kastan MB, Bartek J, Lukas J (duben 2006). „Prostorová organizace mechanizmů dozoru nad genomem savců v reakci na přerušení řetězců DNA“. J Cell Biol. 173 (2): 195–206. doi:10.1083 / jcb.200510130. PMC  2063811. PMID  16618811.
  17. ^ Goldberg M, Stucki M, Falck J, D'amours D, Rahman D, Pappin D, Bartek J, Jackson S (únor 2003). "MDC1 je vyžadován pro kontrolní bod poškození DNA uvnitř fáze S". Příroda. 421 (6926): 952–956. Bibcode:2003 Natur.421..952G. doi:10.1038 / nature01445. PMID  12607003. S2CID  4301037.
  18. ^ Lukas C, Melander F, Stucki M, Falck J, Bekker-Jensen S, Goldberg M, Lerenthal Y, Jackson S, Bartek J, Lukas J (červenec 2004). „Mdc1 spojuje rozpoznávání dvouřetězcových zlomů DNA Nbs1 s jeho retencí chromatinu závislou na H2AX“. EMBO J.. 23 (13): 2674–2683. doi:10.1038 / sj.emboj.7600269. PMC  449779. PMID  15201865.
  19. ^ Lou Z, Minter-Dykhouse K, Franco S, Gostissa M, Rivera MA, Celeste A, Manis JP, van Deursen J, Nussenzweig A, Paull TT, Alt FW, Chen J (leden 2006). „MDC1 udržuje genomovou stabilitu účastí na amplifikaci signálů poškození DNA závislých na ATM“. Mol Cell. 21 (2): 187–200. doi:10.1016 / j.molcel.2005.11.025. PMID  16427009.
  20. ^ Coster G, Hayouka Z, Argaman L, Strauss C, Friedler A, Brandeis M, Goldberg M (září 2007). „Mediátor reakce na poškození DNA MDC1 přímo interaguje s komplexem / cyklosomem podporujícím anafázi“. J Biol Chem. 282 (44): 32053–32064. doi:10,1074 / jbc.m705890200. PMID  17827148.
  21. ^ Luo K, Yuan J, Chen J, Lou Z (únor 2009). „Topoizomeráza IIalfa řídí kontrolní bod dekantace“. Nat Cell Biol. 11 (2): 204–210. doi:10.1038 / ncb1828. PMC  2712943. PMID  19098900.
  22. ^ Lee JH, Park SJ, Jeong SY, Kim MJ, Jun S, Lee HS, Chang IY, Lim SC, Yoon SP, Yong J a You HJ (duben 2015). „MicroRNA-22 potlačuje opravy DNA a podporuje genomovou nestabilitu prostřednictvím cílení na MDC1“. Výzkum rakoviny. 75 (7): 1298–1310. doi:10.1158 / 0008-5472.CAN-14-2783. PMID  25627978.
  23. ^ Minter-Dykhouse K, Ward I, Huen SY, Chen J, Lou Z (červen 2008). „Výrazné versus překrývající se funkce MDC1 a 53BP1 v reakci na poškození DNA a tumorigenezi“. J Cell Biol. 181 (5): 727–735. doi:10.1083 / jcb.200801083. PMC  2396806. PMID  18504301.
  24. ^ Bartkova J, Hořejsí Z, Sehested M, Nesland JM, Rajpert-De Meyts E, Skakkebæk NE, Stucki M, Jackson S, Lukas J, Bartek J (červen 2007). „Mediátory reakce na poškození DNA MDC1 a 53BP1: konstituční aktivace a aberantní ztráta u rakoviny prsu a plic, ale ne u nádorů zárodečných buněk varlat“. Onkogen. 26 (53): 7414–7422. doi:10.1038 / sj.onc.1210553. PMID  17546051.
  25. ^ Yang M, Bu Y, Wang C, Liu G, Song F (září 2010). „Inhibice růstu, změna morfologie a změny buněčného cyklu v NFBD1 ochuzených lidských rakovinových buňkách jícnu“. Mol Cell Biochem. 342 (1–2): 1–6. doi:10.1007 / s11010-010-0460-3. PMID  20364298. S2CID  27389033.
  26. ^ Yuan C, Bu Y, Wang C, Yi F, Yang Z, Huang X, Cheng L, Liu G, Wang Y, Song F (leden 2010). „NFBD1 / MDC1 je protein s onkogenním potenciálem u lidské rakoviny děložního čípku“. Mol Cell Biochem. 359 (1–2): 333–46. doi:10.1007 / s11010-011-1027-7. PMID  21853275. S2CID  16067442.

Další čtení