MRE11正在同源重组修复肇始历程中受核内GRB2精定时空调控

责编 | 酶美

DNA双链断裂比普通的碱基伤害或单链断裂更难以修复，极易引起机体突变，是以在癌症的产生和进展历程中具紧张作用。在伤害产生早期，断裂DNA链两头的H2AX产生S139位点的磷酸化形成γH2AX，后者作为提倡DNA伤害修复的信号和招募修复卵白的平台，通过MDC1，Rad17等卵白将以MRE11为中间的MRN（MRE11/RAD50/NBS1）复合物招募至DNA伤害处举行双链修复。在伤害产生约2小时后，EYA磷酸酶去除γH2AX的磷酸化修饰从而开释MRN复合物至新的伤害位点。在整个修复历程中，DNA断链产生时MRE11的准时定位至伤害位点，以及伤害修复后的准时离开才气包管修复正常举行。研究MRE11在DNA伤害修复中的时空精准调控对癌症的产生机制和抗癌靶点的发觉具有庞大研究意义。

2021年8月4日，MD安德森癌症中间John A. Tainer传授团队（第一作者Zu Ye）在Science Advances上颁发题为GRB2 enforces homology-directed repair initiation by MRE11的研究论文。该研究发觉相应外界生长因子信号后介导RAS/MAPK信号通路的讨论卵白GRB2具有在细胞核内调控DNA伤害修复的新功效。

在DNA双链断裂产生时，漫衍于核内的GRB2卵白与MRE11形成复合物（GM复合物），通过与DNA伤害处的γH2AX相互作用从而将MRE11招募至DNA伤害位点以启动HDR同源重组修复。GRB2功效被按捺后同源重组修复消逝，且与PARP按捺剂具协同致去世效应。该研究提示，细胞核内GRB2卵白通过对MRE11的精定时空调控对维持细胞内基因组稳健性起紧张作用，而且由于该调控参加癌症形成，以是可作为区分癌症患者是否相应PARP按捺剂的生物标记物及癌症治疗的新靶标。

该文作者在细胞和动物构造中发觉了存在于细胞核内而且高度泛素化的GRB2卵白，并判定其K109为泛素化位点。但是，不克不及被泛素化的K109RGRB2突变体与野生型一样能在胞质中形成二聚体并与SOS卵白联合，诱导RAS/MAPK卑鄙信号。故作者推测核内GRB2具有独立于其经典途径的新功效。作者通过质谱及一系列细胞内和细胞外的生化本领判定出GRB2能与DNA伤害修复卵白：MRE11, RPA70及H2AX产生直接相互作用。同时GRB2能被维持基因组稳态所一定的E3泛素化毗连酶RBBP6直接泛素化。GRB2与RBBP6在被γH2AX标志的DNA伤害处大量堆积的发觉提示核内GRB2大概在DNA伤害修复历程中具有紧张作用。

在接下来的机制研究中，作者使用GRB2敲除及野生型和突变型复兴表达的细胞，发觉核内GRB2对MRE11在DNA伤害位点的招募具决定性作用，但对付起首相应DNA伤害的γH2AX及别的的MRN 复合物构成卵白 NBS1和RAD50在DNA伤害位点的堆积并无影响。同时，假如在细胞中敲除H2AX，GRB2与包罗MRE11在内的MRN复合物卵白在DNA伤害处的堆积受到猛烈按捺，并且复兴表达磷酸化缺失的H2AX突变体也不克不及挽救GRB2和MRE11在伤害处的聚拢。该征象证明以磷酸化的H2AX为定位靶点，GRB2在伤害修复的历程中通过与MRE11的直接相互作用将其招募至DNA伤害修复处。

功效性研究评释，当DNA双链断裂后，GRB2重要促进HDR同源重组修复，同时按捺Alt-EJ选择性末了毗连修复。与此前的研究同等，按捺因为GRB2缺失导致的HDR同源重组修复能大大进步癌症细胞对PARP按捺剂的敏感性，激发与PARP按捺剂的协同致去世效应。通过对1094例乳腺癌患者（TCGA数据库BRCA）的临床数据阐发，作者细致到只有在MRE11高表达且HDR修复表型正常（不具Signature 3突变）的患者中，GRB2的表达程度与癌症病人的生存几率呈负相干。该效果评释GRB2对乳腺癌的促癌作用依靠于由MRE11介导的HDR同源重组修复。

综上所述，该研究发觉位于细胞核内的GRB2与MRE11形成复合体，DNA产生双链断裂时，GRB2能将MRE11准时有用地递送至γH2AX标志的DNA伤害位点，从而促进HDR同源重组修复。联合在染色质上的GRB2被E3泛素毗连酶RBBP6泛素化后离开原伤害位点，并可再次参加新的伤害修复。该研究不但初次体系性的报道了GRB2在核内独立于其在胞质中参加经典Ras/MAPK途径之外的紧张功效，同时分析了细胞对MRE11在DNA双链伤害修复历程中精准的时空调控机制，为PARP按捺剂在癌症治疗中提供了新的生物标志物和紧张的治疗靶点。

图3. GRB2通过MRE11参加DNA双链伤害修复

MD安德森癌症中间的叶足博士主导了该研究，为文章的第一作者，John A. Tainer博士和Zamal Ahmed博士为配合通讯作者，别的研究职员包罗MD安德森癌症中间的徐胜凤博士，Albino Bacolla1博士，Chi-Lin Tsai博士，Guang Peng博士，Bin Wang博士等及浙江大学底子医学院的讲师诗音博士。

原文链接：

http://doi.org/10.1126/sciadv.abe9254