Mutacje germinalne genu raka piersi 1 (BRCA1) są główną przyczyną rodzinnego raka piersi i jajnika. rodzinnego raka piersi i jajnika. Białko BRCA1 wykazuje aktywność ligazy ubikwityny E3 i uważa się, że ta funkcja enzymatyczna jest wymagana do supresji nowotworu. supresji nowotworu. Aby przetestować tę hipotezę, wygenerowaliśmy myszy, które wyrażają enzymatycznie wadliwy Brca1. Odkryliśmy, że ten mutant Brca1 zapobiega powstawaniu guza w takim samym stopniu jak Brca1 typu dzikiego w trzech różnych genetycznie zmodyfikowanych myszach (GEM). genetycznie zmodyfikowanych mysich modelach raka (GEM). W przeciwieństwie do tego, mutacja która abluje rozpoznawanie fosfoprotein przez domeny BRCA C terminus (BRCT) domeny BRCA1 wywołuje nowotwory w każdym z trzech modeli GEM. Zatem rozpoznawanie fosfoprotein BRCT ale nie aktywność ligazy E3, jest wymagana do supresji guza BRCA1. supresji. --- Dziedziczne przypadki raka piersi i jajnika są często przypisywane mutacjom germinalnym mutacjom genu supresorowego nowotworu BRCA1. Chociaż BRCA1 jest zaangażowany w różne procesy komórkowe, jego rola w utrzymaniu integralności genomu może być kluczowym składnikiem może być kluczowym składnikiem jego aktywności supresji nowotworów. Białko kodowane przez BRCA1 oddziałuje in vivo z pokrewnym białkiem BARD1, tworząc heterodimeryczny kompleks, który działa jako ubikwityna. kompleks, który działa jako ligaza E3 ubikwityny. Ponieważ aktywność enzymatyczna heterodimeru BRCA1/BARD1 jest zachowana w szerokim zakresie filogenetycznym, jest ona Uważa się, że ma ona kluczowe znaczenie dla centralnych funkcji BRCA1. Aby przetestować tę hipotezę, wygenerowaliśmy izogeniczne klony embrionalnych komórek macierzystych, które wyrażają lub nie nie wyrażają enzymatycznie wydajnego polipeptydu Brca1. Co zaskakujące, komórki pozbawione aktywności ligazy ubikwityny BRCA1 są żywotne i nie akumulują spontanicznych rearanżacji cytogenetycznych. Skuteczność celowania w geny jest umiarkowanie zmniejszona w tych komórkach, a rearanżacje chromosomalne powstają przy w odpowiedzi na stres genotoksyczny. Niemniej jednak, komórki pozbawione aktywności enzymatycznej Brca1 nie są nadwrażliwe na czynnik sieciujący DNA - mitomycynę C. Tworzą one również rearanżacje chromosomalne w odpowiedzi na stres genotoksyczny. mitomycynę C. Tworzą również ognisko Rad51 w odpowiedzi na promieniowanie jonizujące i naprawiają pęknięcia chromosomów przez naprawiają pęknięcia chromosomów przez homologiczną rekombinację na poziomie typu dzikiego. Te Wyniki te wskazują, że kluczowe aspekty funkcji BRCA1 w utrzymaniu genomu, w tym jego rola w ukierunkowanej homologicznie naprawie dwuniciowych pęknięć DNA, nie nie zależą od aktywności ligazy E3 BRCA1. --- Odziedziczone mutacje w genie BRCA1 predysponują do wyższego ryzyka raka piersi/jajnika. Supresor nowotworu BRCA1 jest białkiem o 1863 aminokwasach z wieloma domenami interakcji białek, które ułatwiają jego rolę w regulacji naprawy i konserwacji DNA, progresji cyklu komórkowego, transkrypcji, i przeżycia/apoptozy komórek. BRCA1 została po raz pierwszy zidentyfikowana jako fosfoproteina, ale od tego czasu wykazano, że zawiera różne sekwencje transportowe, w tym eksport jądrowy i lokalizację jądrową. sekwencje transportowe, w tym eksport jądrowy i sygnały lokalizacji jądrowej, które umożliwiają na przemieszczanie się między określonymi miejscami w jądrze i cytoplazmie, w tym ogniskami naprawy DNA, centrosomami i mitochondriami. Transport jądrowy BRCA1 i aktywność enzymatyczna ligazy ubikwityny E3 są ściśle regulowane przez BRCA1 BARD1, a następnie modulowane przez mutacje nowotworowe i różne szlaki sygnałowe. różnorodne szlaki sygnałowe. Ten artykuł skupi się na transporcie, dynamice, i wielu wewnątrzkomórkowych miejscach docelowych BRCA1 z naciskiem na to, jak regulacja tych zdarzeń ma wpływ i determinuje szeroki zakres ważnych funkcji komórkowych. funkcji komórkowych. --- Białka z grupy Polycomb Ring1b i Bmi1 (B-cell-specific Moloney murine wirus białaczki Moloney 1) są krytycznymi składnikami chromatyny modulujących kompleks PRC1. Ubikwitynacja histonu H2A przez kompleks PRC1 silnie zależy od białka Ring1b. Tutaj pokazujemy, że aktywność E3-ligazy Ring1b na histonie H2A jest zwiększona przez Bmi1 in vitro. N-końcowe domeny pierścienia są wystarczające dla tej aktywności, a Ring1a może zastąpić Ring1b. Enzymy E2 UbcH5a, b, c lub UbcH6 wspierają tę aktywność z różną procesywnością i selektywnością. selektywnością. Wszystkie cztery enzymy E2 promują autoubikwitynację Ring1b bez wpływu na aktywność aktywność ligazy E3. Rozwiązaliśmy strukturę krystaliczną heterodimerycznego kompleksu Ring-Ring heterodimerycznego kompleksu Ring1b i Bmi1. W strukturze układ domen domen pierścieniowych jest podobny do innej ligazy H2A E3, kompleksu BRCA1/BARD1, ale tworzenie kompleksu zależy od N-końcowego ramienia Ring1b, które obejmuje domenę pierścieniową domenę pierścieniową Bmi1. Mutacja krytycznej reszty w interfejsie E2/E3 pokazuje że aktywność katalityczna znajduje się w Ring1b, a nie w Bmi1. Dane te stanowią podstawę do zrozumienia krytycznej aktywności enzymatycznej w rdzeniu kompleksu polycomb PRC1, która jest zaangażowana w utrzymanie komórek macierzystych i raka. --- Gen supresorowy nowotworu BRCA1 ulega ekspresji we wszystkich komórkach ssaków. W obrębie tych komórek, produkt białkowy BRCA1 oddziałuje z kilkoma pozornie odrębnymi kompleksami jądrowymi. Białka w tych kompleksach są potencjalnymi celami dla białek aktywność ligazy E3-ubikwityny związanej z kompleksami BRCA1:BARD1. Ostatnie Przełomowe odkrycia koncentrowały się na wyjaśnieniu krytycznych funkcji naprawy DNA i funkcje remodelowania chromatyny związane z aktywnością BRCA1. Zarówno podczas replikacji DNA replikacji i naprawy DNA, BRCA1 wydaje się pełnić zarówno funkcje adaptorowe, jak i enzymatyczne. funkcje. Role obejmują przejściową fizyczną rekrutację NBS1, gammaH2AX, FANCD2 i innych białek w specyficznych kompleksach związanych z naprawą oraz aktywność enzymatyczną aktywność enzymatyczną jako ligazy E3-ubikwityny przeciwko podzbiorowi tych białek. BRCA1 jest również również jako regulator transkrypcji. To właśnie w tej drugiej postęp był znacznie trudniejszy do oceny. W szczególności, jednoznaczne funkcje adaptorowe i enzymatyczne nie zostały jeszcze wykazane w maszynerii transkrypcyjnej. Zajęcie się krytyczną luką w naszym rozumieniu enzymatycznych celów BRCA1 będzie wymagane dla znaczącego przyszłego postępu w tej dziedzinie. w tej dziedzinie. Poniższy przegląd przedstawia model interakcji BRCA1 z kompleksem transkrypcyjnym w nieuszkodzonych komórkach oraz potencjalny mechanizm dla przełączania substratów między kompleksami transkrypcyjnymi i naprawczymi DNA po ekspozycji komórek na stres proliferacyjny lub genotoksyczny. Model ten uwzględnia najnowsze dowody na to, że BRCA1 oddziałuje głównie z hiperfosforylowanym, enzymatycznie aktywną polimerazą RNA II (RNAPII) w nieuszkodzonych komórkach. Model że BRCA1 wiąże procesywną polimerazę RNA w ramach funkcji nadzoru genomu, przed krytycznymi rolami funkcji nadzoru genomu, przed krytycznymi rolami w naprawie DNA.
Jaka jest aktywność enzymatyczna genu BRCA1 związanego z rakiem piersi?
Aktywność ligazy E3-ubikwityny jest jedyną znaną aktywnością enzymatyczną BRCA1, w której pośredniczy N-końcowa domena palca RING. Transport jądrowy BRCA1 i aktywność enzymatyczna ligazy E3 ubikwityny są ściśle regulowane przez dimerycznego partnera wiążącego BRCA1 BARD1 i dalej modulowane przez mutacje nowotworowe i różne szlaki sygnałowe.