[出典] NEWS & VEIWS: "DNA repair: Assembling a protective shield" Greenberg RA. Nat Cell Biol 2018 Jul 26.

DSBの相同組み換え修復とエンド・リセクション
  • 真核生物細胞におけるDNA二重鎖切断(DSB)は、相同組み換え (non-homologous end-joining, NHEJ) または非相同末端結合(non-homologous end-joining, NHEJ)の過程を経て修復される(下図左*(b))。
  • HR過程は、切断部位において、5'末端からの核酸分解を経て比較的長い一本鎖DNA(ssDNA)の3'突出末端が生成されるエンド・リセクション(end resection)と呼ばれるサブ過程から始まり、下図左(a)最下段にあるように、このssDNAにRad51が結合してフィラメント構造が形成され、相同なdsDNAとのDNA鎖交換反応をへて、HR修復が進行する。
Komatsu-Molecular-Cell-11.3.3-Fig.1 リセクション
  • エンド・リセクションは上図右**にあるように、MRE11-RAD50-NBS1複合体(MRN複合体)、(CtIP)/Sae2、エクソヌクレアーゼEXO1、ブルーム症候群ヘリカーゼ(BLM)、DNA2ヌクレアーゼ/ヘリカーゼおよびクロマチン再構成因子群によって、2段階で進行する。
  • 参考文献:*) 2本鎖DNA切断におけるRNF20に依存的なヒストンH2Bのモノユビキチン化の機能. 中村恭介・加藤晃弘・小松賢志. ライフサイエンス新着論文レビュー 2011年3月17日;**) DNA End Resection: Facts and Mechanisms. Liu T, Huang J. Genomics Proteomics Bioinformatics. 2016 Jun;14(3):126-130. Published online 2-16 May 27 (PMC).
エンド・リセクション制限にShieldin登場
  • エンド・リセクションは一方で、DSBへのクロマチン応答による制約を受ける。すなわち、切断部位両側に位置し修飾されたヌクレオソームにDNA損傷応答タンパク質53BP1が結合し、Rif1と相互作用することで、エンド・リセクションを制限する。
  • エンド・リセクションの制限にはさらに、53BP1-Rif1の下流のRev7タンパク質も関与することが示されたが、その分子機構は不明であった。53BP1–Rif1–Rev7エピスタシスは、DSB修復に長距離のNHEJを必要とする免疫グロブリン遺伝子座でのクラススイッチ組み換えに極めて重要な機構である。
  • このNEWS & VIEWSが掲載されたNature Cell Biology誌掲載のDevらの論文を含む最近の一連の論文 (Shieldin関連論文リスト参照)によって、かつては機能不明であったタンパク複合体Shieldinが、53BP1–Rif1およびRev7と協働してエンド・リレクションを制限し、NHEJ過程によるDSB修復を亢進することが、明らかになった(以下、引用Tweet参照)。
  • [NEWS & VIEWS]には各論文のポイント紹介と新たな課題についての考察あり
エンド・リセクション制限の影響
  • 乳癌と卵巣癌の病因となるBRCA1変異を帯びた細胞ではエンド・リセクションが進行せず、したがって、HR修復が進行しない。一方で、BRCA1変異に加えて、53BP1、Rif1またはRev7を欠損した細胞では、HR修復が機能しゲノム安定性が維持され、また、BRCA1と53BP1が共に変異しているマウスでは発癌性が抑制される。
  • したがって、53BP1–Rif1-Rev7軸における変異はゲノム安定性維持に貢献する一方で、BRCA1とBRCA2変異が起きている乳癌と卵巣癌療法として認可されたPARP阻害剤に対する耐性を誘導することになる。
Shieldin関連論文リスト
  1. 53BP1 cooperation with the REV7–shieldin complex underpins DNA structure-specific NHEJ. Ghezraoui H [..] Chapman JR. Nature 2018 Jul 25.
  2. 53BP1–RIF1–shieldin counteracts DSB resection through CST- and Polα-dependent fill-in. Mirman Z [..] de Lange T. Nature. 2018 Jul 18.
  3. Shieldin complex promotes DNA end-joining and counters homologous recombination in BRCA1-null cells. Dev H, Chiang TW [..] Jackson SP. Nat Cell Biol. 2018 Jul 18.
  4. The shieldin complex mediates 53BP1-dependent DNA repair. Noordermeer SM, Adam S [..] Durocher D. Nature. 2018 Jul 18. (crisp_bio記事 2018-07-22 DNA DSBのNHEJ修復にshieldinが関与する
  5. DNA Repair Network Analysis Reveals Shieldin as a Key Regulator of NHEJ and PARP Inhibitor Sensitivity. Cell. 2018 May 3 (crisp_bio記事 2018-07-22 DNA DSBのNHEJ修復にshieldinが関与する)