ДНК-PKcs - DNA-PKcs
ДНК-зависимая протеинкиназа, каталитическая субъединица , также известная как ДНК-PKcs , представляет собой фермент, который у человека кодируется геном, обозначенным как PRKDC или XRCC7 . DNA-PKcs принадлежит к семейству белков киназ, связанных с фосфатидилинозитол-3-киназой . Белок DNA-Pkcs представляет собой серин / треониновую протеинкиназу, содержащую одну полипептидную цепь из 4128 аминокислот.
Функция
DNA-PKcs - это каталитическая субъединица ядерной ДНК-зависимой серин / треониновой протеинкиназы, называемой ДНК-PK. Второй компонент - аутоиммунный антиген Ku . Сама по себе ДНК-PKcs неактивна и полагается на Ku, чтобы направлять ее к концам ДНК и запускать ее киназную активность. DNA-PKcs необходим для негомологичного пути соединения концов (NHEJ) репарации ДНК , который соединяет двухцепочечные разрывы. Он также необходим для рекомбинации V (D) J , процесса, в котором используется NHEJ для стимулирования разнообразия иммунной системы. Мыши с нокаутом ДНК-PKcs имеют тяжелый комбинированный иммунодефицит из-за дефекта рекомбинации V (D) J.
Многие белки были идентифицированы как субстраты для киназной активности ДНК-PK. Аутофосфорилирование ДНК-PKcs, по-видимому, играет ключевую роль в NHEJ и, как полагают, вызывает конформационные изменения, которые позволяют ферментам, обрабатывающим концы, получать доступ к концам двухцепочечного разрыва. DNA-PK также взаимодействует с ATR и ATM для фосфорилирования белков, участвующих в контрольной точке повреждения ДНК .
Рак
Повреждение ДНК, по-видимому, является основной причиной рака, а дефицит генов репарации ДНК, вероятно, лежит в основе многих форм рака. Если репарация ДНК недостаточна, повреждения ДНК имеют тенденцию к накоплению. Такое избыточное повреждение ДНК может увеличивать мутации из-за подверженного ошибкам синтеза трансфузии . Избыточное повреждение ДНК также может увеличивать эпигенетические изменения из-за ошибок во время восстановления ДНК. Такие мутации и эпигенетические изменения могут вызвать рак .
Мутации PRKDC (DNA-PKcs) были обнаружены в 3 из 10 случаев рака яичников, связанных с эндометриозом, а также в полевых дефектах, из которых они возникли. Они также были обнаружены в 10% случаев рака груди и поджелудочной железы.
Снижение экспрессии генов репарации ДНК (обычно вызванное эпигенетическими изменениями) очень распространено при раке и обычно даже чаще, чем мутационные дефекты генов репарации ДНК при раке. Экспрессия ДНК-PKcs была снижена на 23% до 57% в шести случаях рака, как указано в таблице.
| Рак | Частота снижения заболеваемости раком | Ref. |
|---|---|---|
| Рак молочной железы | 57% | |
| Рак простаты | 51% | |
| Рак шейки матки | 32% | |
| Карцинома носоглотки | 30% | |
| Эпителиальный рак яичников | 29% | |
| Рак желудка | 23% |
Неясно, что вызывает снижение экспрессии ДНК-PKcs при раке. МикроРНК-101 нацелена на ДНК-PKcs посредством связывания с 3'-UTR мРНК ДНК-PKcs и эффективно снижает уровни белка ДНК-PKcs. Но при раке miR-101 чаще уменьшается, чем увеличивается.
Белок HMGA2 также может влиять на ДНК-PKcs. HMGA2 задерживает высвобождение ДНК-PKcs из участков двухцепочечных разрывов, препятствуя репарации ДНК за счет негомологичного соединения концов и вызывая хромосомные аберрации. МикроРНК let-7a обычно репрессирует ген HMGA2 . В нормальных тканях взрослого человека белок HMGA2 практически отсутствует. Во многих формах рака микроРНК let-7 репрессирована. Например, при раке груди промоторная область, контролирующая микроРНК let-7a-3 / let-7b, часто репрессируется гиперметилированием. Эпигенетическое сокращение или отсутствие микроРНК let-7a обеспечивает высокую экспрессию белка HMGA2, и это может привести к дефектной экспрессии ДНК-PKcs.
ДНК-PKcs может активироваться в стрессовых условиях, например, при гастрите, ассоциированном с Helicobacter pylori . После ионизирующего облучения ДНК-PKcs увеличивалась в выживших клетках тканей плоскоклеточного рака полости рта.
ATM белок играет важная роль в гомологичном рекомбинационном ремонте (HRR) ДНК двойных разрывов ДНК. Когда раковые клетки испытывают дефицит ATM, клетки становятся «зависимыми» от ДНК-PKcs, что важно в альтернативном пути репарации ДНК для двухцепочечных разрывов, негомологичного соединения концов (NHEJ). То есть в клетках-мутантах ATM ингибитор ДНК-PKcs вызывает высокие уровни апоптотической гибели клеток. В мутантных клетках ATM дополнительная потеря ДНК-PKcs оставляет клетки без какого-либо основного пути (HRR и NHEJ) для репарации двухцепочечных разрывов ДНК.
Повышенная экспрессия ДНК-PKcs обнаруживается в значительной части (от 40% до 90%) некоторых видов рака (в остальной части рака экспрессия ДНК-PKcs часто снижена или отсутствует). Считается, что повышение ДНК-PKcs отражает индукцию компенсаторной способности к репарации ДНК из-за нестабильности генома при этих формах рака. (Как указано в статье « Нестабильность генома», такая нестабильность генома может быть связана с недостатками других генов репарации ДНК, присутствующих в раковых опухолях.) Повышенные ДНК-PKc считаются «полезными для опухолевых клеток», хотя они могут быть за счет пациента. Как указано в таблице, в которой перечислены 12 типов рака, о которых сообщалось в 20 публикациях, доля раковых заболеваний со сверхэкспрессией ДНК-PKcs часто связана с поздней стадией рака и более коротким временем выживания пациента. Однако таблица также показывает, что для некоторых видов рака доля раковых заболеваний с пониженной или отсутствующей ДНК-PKcs также связана с продвинутой стадией и плохой выживаемостью пациентов.
Старение
Негомологичное соединение концов (NHEJ) - это основной процесс репарации ДНК, используемый соматическими клетками млекопитающих для борьбы с двухцепочечными разрывами, которые постоянно происходят в геноме. DNA-PKcs является одним из ключевых компонентов механизма NHEJ. Мыши с дефицитом ДНК-PKcs имеют более короткую продолжительность жизни и демонстрируют более раннее начало многочисленных патологий, связанных со старением, чем соответствующие однопометники дикого типа. Эти результаты предполагают, что неспособность эффективно восстанавливать двухцепочечные разрывы ДНК приводит к преждевременному старению, что согласуется с теорией старения повреждений ДНК . (См. Также Bernstein et al.)
Взаимодействия
Было показано, что DNA-PKcs взаимодействует с:
