Гомологичная рекомбинация (HR) восстанавливает двухцепочечные разрывы ДНК преимущественно в S/G2, когда сестринская хроматида доступна в качестве матрицы. Как правило, это более высокая точность, чем пути соединения концов, хотя ни один процесс восстановления не является буквально безошибочным. BRCA1, PALB2, BRCA2 и RAD51 действуют на разных этапах. Потеря функции HR может оставить геномные шрамы и может создать уязвимость к ингибитору PARP, но «BRCAness», результаты анализа HRD и польза от лечения связаны, а не взаимозаменяемы.
HR начинается с обнаружения DSB с помощью MRN, который рекрутирует ATM и способствует резекции концов 5'→3' ДНК с образованием выступов 3'-одноцепочечной ДНК (оцДНК). RPA покрывает оцДНК, чтобы предотвратить образование вторичной структуры. BRCA1 (рекрутируемый через каскад убиквитин/RAP80) связывается с PALB2, который рекрутирует BRCA2. BRCA2 вытесняет RPA и загружает мономеры RAD51 на оцДНК, образуя нуклеопротеиновую нить. Нить RAD51-оцДНК осуществляет инвазию цепи гомологичной дуплексной сестринской хроматиды, используя ее в качестве матрицы для точного синтеза ДНК перед разделением и лигированием.
HR начинается с обнаружения DSB с помощью MRN, который рекрутирует ATM и способствует резекции концов 5'→3' ДНК с образованием выступов 3'-одноцепочечной ДНК (оцДНК). RPA покрывает оцДНК, чтобы предотвратить образование вторичной структуры. BRCA1 (рекрутируемый через каскад убиквитин/RAP80) связывается с PALB2, который рекрутирует BRCA2. BRCA2 вытесняет RPA и загружает мономеры RAD51 на оцДНК, образуя нуклеопротеиновую нить. Нить RAD51-оцДНК осуществляет инвазию цепи гомологичной дуплексной сестринской хроматиды, используя ее в качестве матрицы для точного синтеза ДНК перед разделением и лигированием.
Репарация гомологичной рекомбинации
Репликационный белок А (RPA) покрывает 3'-выступы оцДНК, предотвращая вторичную структуру и активируя киназу ATR. HR ограничивается фазой S/G2 за счет CDK1/2-опосредованного фосфорилирования CtIP, обеспечивая присутствие матрицы сестринских хроматид до инициации HR.
BRCA1 (рекрутированный посредством убиквитинового каскада RNF168 и RAP80) напрямую связывает PALB2 через свой спирально-спиральный домен. PALB2 действует как молекулярный мостик к BRCA2, локализуя BRCA2 совместно с субстратом оцДНК. Эта трехкомпонентная сборка (BRCA1-PALB2-BRCA2) является центральным каркасом комплекса репарации HR.
BRCA2 (с DSS1) вытесняет RPA из оцДНК и загружает мономеры RAD51 в АТФ-зависимой реакции, образуя правоспиральную нуклеопротеиновую нить RAD51-оцДНК. Эта нить способна искать гомологичные дуплексные последовательности ДНК на мегабазных расстояниях.
Нить RAD51-оцДНК осуществляет инвазию цепи интактной сестринской хроматиды в гомологичную последовательность, образуя петлю смещения (D-петлю). 3'-конец оцДНК внутри D-петли служит праймером для синтеза ДНК с использованием сестринской хроматиды в качестве безошибочной матрицы.
ДНК Pol δ/ε удлиняет внедренную цепь, используя матрицу сестринской хроматиды. После захвата второго конца (путь восстановления двухцепочечного разрыва) или растворения (синтез-зависимый отжиг цепи, SDSA) соединения Холидей разрешаются с помощью GEN1/MUS81-EME1 или растворяются с помощью BLM-TOP3α-RMI1/2, восстанавливая исходную последовательность с высокой точностью.
Патогенные варианты зародышевой линии в BRCA1, BRCA2 и некоторых других генах репарации могут создавать наследственную предрасположенность к раку, но оценки риска различаются в зависимости от гена, варианта, возраста, пола и семейного анамнеза. Опухоли также могут приобретать соматические изменения или эпигенетическое молчание, которые нарушают ЧСС. Результат геномного рубца описывает закономерности, накопленные за историю опухоли; он не идентичен варианту BRCA, не устанавливает наследование и не может доказывать, что HR в настоящее время неактивен.
Ингибирование PARP может использовать уязвимости, связанные с потерей BRCA1/2 и другими дефектами гомологичной рекомбинации, посредством каталитического ингибирования, захвата PARP и повреждений, связанных с репликацией. Нормативные показания различаются в зависимости от опухоли, биомаркера, зародышевого или соматического статуса, предшествующей терапии, режима поддерживающего лечения и комбинации. Оценка HRD или изменение ATM сами по себе не должны интерпретироваться как доказательство эквивалентной выгоды в этих условиях.
В чем разница между HR и NHEJ для ремонта DSB?
Гомологичная рекомбинация (HR) обычно использует сестринскую хроматиду в качестве матрицы и наиболее доступна в S/G2. Соединение негомологичных концов (NHEJ) связывает концы ДНК без гомологичной матрицы и действует в более широком смысле на протяжении клеточного цикла. HR, как правило, обеспечивает более высокую точность, тогда как соединение концов может изменить последовательность соединений; ни один из путей не может быть точно описан как безошибочный в любом контексте.
Что такое улавливание PARP и почему оно отличается от каталитического ингибирования PARP?
Каталитическое ингибирование PARP просто снижает ферментативную активность PARP (потребление НАД+). Захват PARP — более цитотоксический механизм современных ингибиторов PARP — включает в себя ингибитор, стабилизирующий комплекс PARP1-ДНК после обнаружения разрыва, предотвращающий высвобождение PARP и создающий физический «блокпост» на ДНК, который является смертельным при столкновении с репликационной вилкой. Талазопариб — самый мощный ловец PARP; нирапариб и олапариб имеют промежуточный захват; велипариб плохо захватывает, несмотря на каталитическое ингибирование.
Сравните результаты BRCA зародышевой линии, изменения BRCA или ATM опухоли и тесты HRD на геномных рубцах - и узнайте, что каждый результат может и не может установить.
Понять BRCA1 в гомологичной рекомбинации, чем различаются данные зародышевой линии и опухоли, что HRD может и не может установить, и почему доказательства PARP зависят от контекста.
Поймите, как гены-супрессоры опухолей, включая TP53, BRCA1, PTEN и RB1, действуют как тормоза генома, и что происходит, когда они теряются при раке.
Как ATM координирует реакцию на повреждение ДНК, что означают изменения зародышевой линии и опухоли, и почему потеря ATM не является взаимозаменяемой с дефицитом BRCA.
Как связаны восстановление несоответствия, MSI и синдром Линча – и почему скрининг опухолей, тестирование зародышевой линии и данные иммунотерапии отвечают на разные вопросы.
Гены реакции на повреждение ДНК
Каждая человеческая клетка подвергается приблизительно 70 000 событиям повреждения ДНК в день, начиная от окисления оснований и репликации и заканчивая репликацией.…
Сети-супрессоры опухолей
Гены-супрессоры опухолей кодируют белки, которые активно сдерживают пролиферацию клеток, способствуют восстановлению ДНК или устраняют даму.…
Регуляторы апоптоза
Апоптоз — запрограммированная гибель клеток — представляет собой окончательный механизм подавления опухоли, уничтожающий клетки с необратимыми повреждениями.…
Сигнальный путь PI3K/AKT/mTOR
Путь PI3K/AKT/mTOR объединяет сигналы фактора роста, питательных веществ и энергии для регуляции выживания, роста и метаболизма клеток.…
Гены регуляции клеточного цикла
Деление клеток регулируется биохимическим осциллятором, построенным из циклин-зависимых киназ (CDK) и их циклиновой регуляции.…
Сигнальный путь EGFR-KRAS-BRAF-MEK-ERK при раке
Сигнальный путь EGFR преобразует внеклеточное связывание EGF во внутриклеточные сигналы пролиферации и выживания посредством…