From Wikipedia, the free encyclopedia
RAD51 je eukariotski gen. Enzim kodiran ovim genom član je porodice proteina RAD51 koji pomaže u popravljanju dvolančanog prekida DNK. Članovi porodice RAD51 su homologni bakterijskom l RecA, a kod Archaea l RadA i Rad51 Saccharomyces cerevisiae.[4][5] Protein je visoko konzerviran u većini eukariota, od kvasca do ljudi.[6]
Dužina polipeptidnog lanca je 339 aminokiselina, a molekulska težina 36.966 Da.[7]
10 | 20 | 30 | 40 | 50 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
MAMQMQLEAN | ADTSVEEESF | GPQPISRLEQ | CGINANDVKK | LEEAGFHTVE | ||||
AVAYAPKKEL | INIKGISEAK | ADKILAEAAK | LVPMGFTTAT | EFHQRRSEII | ||||
QITTGSKELD | KLLQGGIETG | SITEMFGEFR | TGKTQICHTL | AVTCQLPIDR | ||||
GGGEGKAMYI | DTEGTFRPER | LLAVAERYGL | SGSDVLDNVA | YARAFNTDHQ | ||||
TQLLYQASAM | MVESRYALLI | VDSATALYRT | DYSGRGELSA | RQMHLARFLR | ||||
MLLRLADEFG | VAVVITNQVV | AQVDGAAMFA | ADPKKPIGGN | IIAHASTTRL | ||||
YLRKGRGETR | ICKIYDSPCL | PEAEAMFAIN | ADGVGDAKD |
Prijavljene su dvije alternativno prerađene varijante transkripta ovog gena, koje kodiraju različite proteine. Postoje varijante transkripta koji koriste alternativne poliA signale.
U sisara je identifikovano sedam gena sličnih recA: Rad51, Rad51L1/B, Rad51L2/C, Rad51L3/D, XRCC2, XRCC3 i DMC1/Lim15.[8] Svi ovi proteini, osim DMC1 specifičnog za mejozu, neophodni su za razvoj sisara. Rad51 je član RecA-like NTPases.
Kod ljudi, RAD51 je 339-aminokiselinski protein koji ima glavnu ulogu u homolognoj rekombinaciji DNK tokom popravljanja dvostrukog lanca. U ovom se procesu odvija razmjena DNK lanca ovisna o ATP-u u kojoj matrica lanca napada invadirane nizove homolognih molekula DNK. RAD51 je uključen u potragu za homologijom i fazama uparivanja niti.
Za razliku od ostalih proteina koji su uključeni u metabolizam DNK, porodica RecA/Rad51 stvara spiralni nukleoproteinski filament na DNK-u.[9]
Ovaj protein može stupiti u interakciju s ssDNK-vezujućim proteinom RPA, BRCA2, PALB2[10] i RAD52.
Strukturna osnova za stvaranje filamenta Rad51 i njegov funkcionalni mehanizam i dalje su slabo razumljivi. Međutim, nedavna istraživanja koja su koristila fluorescentno označenu Rad51,[11] ukazala su da se fragmenti Rad51 izdužuju višestrukim nukleacijskim događajima praćenim rastom, a ukupni fragment završava kada dostigne oko 2 μm dužine. Međutim, razdvajanje Rad51 od dsDNA je sporo i nepotpuno, što sugerira da postoji zaseban mehanizam koji to postiže.
U eukariotima, protein RAD51 ima središnju ulogu u homolognom rekombinacijskom popravku. RAD51 katalizira prijenos lanaca između oštećene sekvence i njenog neoštećenog homologa kako bi omogućio ponovnu sintezu oštećenog područja (vidi homologni rekombinacijski modeli).
Brojne studije pokazuju da je RAD51 prekomjerno eksprimiran kod različitih karcinoma (vidi Tabelu 1). U mnogim od ovih studija, povišena ekspresija RAD51 korelira sa smanjenim preživljavanjem pacijenta. Postoje i izvještaji o nedovoljnoj ekspresiji RAD51 kod karcinoma (vidi Tabelu 1).
Tamo gdje je zabilježena ekspresija RAD51, zajedno s ekspresijom BRCA1, pronađena je inverzna korelacija.[12][13] Ovo je protumačeno kao selekcija za povećanu ekspresiju RAD51 i time povećanu homolognu rekombinacijsku popravku (HRR) (pomoću HRR RAD52-RAD51 rezervnog puta[14]) da nadoknadi dodano oštećenje DNK preostalo kada je nedostajao BRCA1.[12][13][15]
Mnogi karcinomi imaju epigenetičke nedostatke u različitim genima za obnavljanje DNK, što vjerovatno uzrokuje povećanu pojavu nepopravljene oštećenja DNA. Prekomjerna ekspresija RAD51 viđena kod mnogih karcinoma može odražavati kompenzacijsku prekomjernu ekspresiju RAD51 (kao kod nedostatka BRCA1) i povećani HRR, da bi se barem djelimično riješio takvog viška oštećenja DNK.
Nedovoljno eksprimiranje RAD51 samo bi po sebi povećalo oštećenja bez popravljanja DNK. Greške replikacije nakon ovih oštećenja (vidi Sintska translezija), dovele bi do povećanih mutacija i raka.
Kancer | Nad– ili podekspresija | Učestalost promijenjenih ekspresija | Metod procjene | Referance |
---|---|---|---|---|
Rak dojke (invazivni duktusni) | Nadekspresija | – | Imunohistohemija | [12] |
Rak dojke (BRCA1-deficijentni) | Nadekspresija | – | iRNK | [13] |
Rak dojke (negativan za progesteronski receptor) | Nadekspresija | – | iRNK | [16] |
Rak dojke | Podekspresija | 30% | Imunohistohemija | [17] |
Rak gušterače | Nadekspresija | 74% | Imunohistohemija | [18] |
Rak gušterače | Nadekspresija | 66% | Imunohistohemija | [19] |
Kanceri glave i vrata | Nadekspresija | 75% | Imunohistohemija | [20] |
Rak prostate | Nadekspresija | 33% | Imunohistohemija | [21] |
Plućni rak ne malih ćelija | Nadekspresija | 29% | Imunohistohemija | [22] |
Sarkom mehkog tkiva | Nadekspresija | 95% | Imunohistohemija | [23] |
Kancer jednjačkih pločastih ćelija | Nadekspresija | 47% | Imunohistohemija | [24] |
Karcinom bubrežnih ćelija | Podekspresija | 100% | Proteinski Western blot , iRNK | [25] |
U popravaku dvostrukog prekida (DSB) homologna rekombinacija započinje resekcijom 5' do 3' lanaca. Kod ljudi, nukleaza DNA2 presijeca 5'-do-3' lanac na DSB da bi stvorila 3' jednolančana presavijena nit DNK[26][27]
Određeni broj paraloga (vidi sliku) RAD51 ključni su za regrutovanje ili stabilizaciju proteina RAD51 na mjestima oštećenja DNk kod kičmenjaka.
U kičmenjacima i biljkama, pet Homologija sekvence paraloga RAD51 eksprimirano je u somatskim ćelijama, uključujući RAD51B (RAD51L1), RAD51C (RAD51L2), RAD51D (RAD51L3 ), XRCC2 i XRCC3. Svaki od njih dijeli oko 25% identiteta aminokiselinskih sekvenci sa RAD51 i međusobno.[28]
Izvan biljaka i kičmenjaka postoji mnogo šira raznolikost proteina para51, rekombinaza para51. U pupajućem kvascu, Saccharomyces cerevisiae prisutni su paralozi Rad55 i Rad57, koji čine kompleks koji asocira na kvaščev Rad51 na ssDNK Rekombinazni paralog rfs-1 nalazi se u obloj glisti Caenorhabditis elegans (modelni organizam), gdje nije bitna za homolognu rekombinaciju. Među arheja parabole za rekombinazu RadB i RadC nalaze se u mnogim organizmima koji pripadaju Euryarchaeota, dok se čini da je veća raznolikost srodnih paraloga za rekombinazu pronađena u Crenarchaea uključujući Ral1, Ral2, Ral3, RadC, RadC1, i RadC2.
Paralozi RAD51 doprinose efikasnom popravljanju dvostruko lanca DNK homologna rekombinacija, a iscrpljivanje bilo kojeg paraloga često rezultira značajnim smanjenjem učestalosti homologne rekombinacije.[29]
Paralozi tvore dva identificirana kompleksa: BCDX2 (RAD51B-RAD51C-RAD51D-XRCC2) i CX3 (RAD51C-XRCC3). Ova dva kompleksa djeluju u dvije različite faze homologne rekombinacije popravljanja DNK. Kompleks BCDX2 odgovoran je za regrutovanje ili stabilizaciju RAD51 na mjestima oštećenja.[29] Čini se da kompleks BCDX2 djeluje olakšavajući sklop ili stabilnost RAD51 nukleoproteinski filament. Kompleks CX3 djeluje nizvodno od regrutacije RAD51 da ošteti mjesta.[29]
Još jedan kompleks, BRCA1 – PALB2 – BRCA2 kompleks i RAD51 paralozi sarađuju kako bi učitali RAD51 na ssDNK presvučenu sa RPA kako bi stvorili esencijalni rekombinacioni intermedijer, žarišna nit RAD51-ssDNK[30]
U miševa i ljudi, kompleks BRCA2 prvenstveno posreduje u urednom sastavljanju RAD51 na ssDNK, obliku koji je aktivan za homologno uparivanje i invaziju lanaca.[31] BRCA2 also redirects RAD51 from dsDNA and prevents dissociation from ssDNA.[31] Međutim, u prisustvu mutacije BRCA2, čovjekov RAD52 može posredovati sklop RAD51 na ssDNK i zamijeniti BRCA2 u homolognoj rekombinacijskoj popravci DNK,[32] mada sa nižom efikasnošću od BRCA2.
Daljnji koraci detaljno su opisani u članku Homologna rekombinacija.
Rad51 ima ključnu funkciju u mejotskoj profazi kod miševa i njegov gubitak dovodi do iscrpljenja kasne profaze I spermatocita.[33]
Tokom mejoze, dvije rekombinaze, Rad51 i Dmc1, međusobno djeluju s jednolančanom DNK formirajući specijalizirane filamente koji su prilagođeni za olakšavanje rekombinacija između homolognih hromozoma . I Rad51 i Dmc1 imaju suštinsku sposobnost samoagregacije.[34] Prisustvo Dmc1 stabilizira susjedne niti Rad51 sugerirajući da unakrsni odgovor između ove dvije rekombinaze može uticati na njihova biohemijska svojstva.
U starijih i hemoterapijom tretiranih žena, oociti i folikule iscrpljeni su apoptozom (programirana ćelijska smrt) što dovodi do otkazivanja jajnika. Apoptoza oocita izazvana oštećenjem DNK zavisi od efikasnosti mehanizma popravka DNK, koji opada s godinama. Preživljavanje jajnih ćelija nakon hemoterapije ili starenja može se poboljšati povećanom ekspresijom Rad51.[35] Otpornost oocita na apoptozu, inducirana Rad51 vjerojatno je posljedica središnje uloge Rad51 u homolognoj rekombinaciji i saniranju oštećenja DNK.
U sisara, mikroRNK (miRNK) regulišu oko 60% transkripcijske aktivnosti gena koji kodiraju proteine.[36] Neke miRNK također prolaze kroz utišavanje povezano sa metilacijom u ćelijama karcinoma.[37][38] Ako se represivna miRNK utiša hipermetilacijom ili delecijom, tada gen koji cilja postaje prekomjerno eksprimiran.
Identificirano je najmanje osam miRNK koje potiskuju ekspresiju RAD51 , a čini se da je pet od njih važno za rak. Naprimjer, kod trostrukog negativnog karcinoma dojke (TNBC), dolazi do prekomjerne ekspresije miR-155, zajedno sa represijom prema "RAD51".[39] Dalji testovi su direktno pokazali da transfekcija ćelija raka dojke vektorom koji prekomjerno eksprimira miR-155 potiskuje RAD51, uzrokujući smanjenu homolognu rekombinaciju i povećanu osetljivost na ionizirajuće zračenje.[39]
Još četiri miRNK koje potiskuju RAD51 (miR-148b * i miR-193b*,[40] miR-506,[41] i miR-34a[42]) su podeksprimirani u kancerima, što bi moglo dovesti do indukcije RAD51.
Podekspresija miR-148b* i miR-193b* inducira uočenu ekspresiju RAD51.[40] Deletions of 148b* and miR-193b* in serous ovarian tumors correlate with increased incidences of (possibly carcinogenic) losses of heterozygosity (LOH). This excess LOH was thought to be due to excess recombination caused by induced expression of RAD51.[40]
Premala ekspresija miR-506 povezana je s ranim periodom pojave recidiva (i smanjenim preživljavanjem) kod pacijenata sa epitelnim karcinomom jajnika.[43]
Metilacija promotora miR-34a, rezultira podekspresijom miR-34a, uočenom u 79% karcinoma prostate i 63% primarnih melanoma.[44] > Niže izraženi nivoi miR-34a također se javljaju u 63% karcinoma pluća nemalih ćelija[45] i 36% rakova debelog crijava.[46] miR-34a je također općenito podeksprimiran u primarnim tumorima neuroblastoma.[47]
Tabela 2 sažima ovih pet mikroRNK, njihovu prekomjernu ili premalu ekspresiju i karcinome kod kojih je zabilježeno da se javlja njihova promijenjena ekspresija.
MiKroRNK | Nad/Podekspresija miRNK | Kancer | Reference |
---|---|---|---|
miR-155 | Nadekspresija | Tronegativni rak dojke | [39] |
miR-148b* | Podekspresija | Rak jajnika | [40] |
miR-193b* | Podekspresija | Rak jajnika | [40] |
miR-506 | Podekspresija | Rak jajnika | [43] |
miR-34a | Podekspresija | Rak prostate, Melanom | [44] |
Rak pluća ne malih ćelija | [45] | ||
Rak debelog crijeva | [46] | ||
Neuroblastom | [47] |
Podaci sažeti u Tabeli 2 sugeriraju da se podekspresija mikroRNK (uzrokujući indukciju RAD51) često javlja kod karcinoma. Čini se da je nadekspresija mikroRNK koja uzrokuje potiskivanje RAD51 rjeđa. Podaci u Tabeli 1 (gore) ukazuju da je općenito prekomjerna ekspresija RAD51 češća kod karcinoma nego podekspresija.
Identificirane su i tri druge mikroRNK, prema različitim kriterijima, kao vjerovatne da potiskuju RAD51 (miR-96,[48] miR-203,[49] and miR-103/107[50]). Zatim su ove mikroRNK testirane nadekspresijom u ćelijama in vitro i utvrđeno je da zaista potiskuju RAD51 . Ova represija uglavnom je bila povezana sa smanjenim HR i povećanom osetljivošću ćelija na agense koji oštećuju DNK.
Utvrđeno je i da ovaj protein komunicira sa PALB2 [10] i BRCA2, što može biti važno za ćelijski odgovor na oštećenje DNK. Pokazano je da BRCA2 regulira i unutarćelijsku lokalizaciju i sposobnost vezivanja DNK ovog proteina. Gubitak ovih kontrola nakon inaktivacije BRCA2 može biti ključni događaj koji dovodi do genomske nestabilnosti i tumorigeneze.[51]
Nekoliko izmjena gena Rad51 povezano je s povećanim rizikom od razvoja karcinoma dojke. Proteini osjetljivosti na rak dojke BRCA2 i PALB2 kontroliraju funkciju Rad51 na putu za popravka DNK homolognom rekombinacijom.[10][52] Pored podataka navedenih u Tabeli 1, identificirani su povećani nivoi ekspresije RAD51 u metastatskom karcinomu mliječnih žlijezda pasa, što ukazuje da genomska nestabilnost ima važnu ulogu u karcinogenezi ovog tipa tumora.[53][54][55][56]
Fanconijeva anemija (FA) je nasljedni poremećaj koji karakterizira ćelijska preosjetljivost na agense za umrežavanje DNK. Izvješteno je da dominantna negativnia mutacija u genu Rad51 dovodi do FA fenotipa sa karakteristikama mentalna retardacija|mentalne retardacije.[57][58] Ovaj izvještaj uključuje dokaze da Rad 51 posredovana homologna rekombinacija popravka vjerovatno ima važnu ulogu u neurorazviću.
Pokazano je da RAD51 ima interakcije sa:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.