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53BP1 vermittelt die Fusion von Säugetier-Telomeren, die durch DNA-PKcs-Verlust oder Hemmung dysfunktional gemacht wurden

27. September 2014

Eine Telomer-Dysfunktion fördert genomische Instabilität und Karzinogenese durch unangemessene End-to-End-Chromosomenumlagerungen oder Telomerfusionen. Frühere Arbeiten deuten darauf hin, dass der DNA Damage Response (DDR)-Faktor 53BP1 die Fusion von Telomeren fördert, die durch den Verlust von TRF2 dysfunktional geworden sind, aber für die Fusion von Telomeren, denen Pot1 fehlt oder die kritisch verkürzt sind (bei Mäusen mit Telomerase-Mangel), entbehrlich ist. Hier untersuchen wir die Rolle von 53BP1 bei Telomeren, die durch Verlust oder katalytische Hemmung von DNA-PKcs dysfunktional geworden sind. Anhand embryonaler Fibroblasten von Mäusen, denen 53BP1 und/oder DNA-PKcs fehlen, zeigen wir, dass ein 53BP1-Mangel G1-generierte Telomerfusionen unterdrückt, die sich normalerweise bei der Passage in DNA-PKcs-defizienten Fibroblasten ansammeln. Ebenso stellen wir fest, dass 53BP1 Telomerfusionen während der Replikationsphasen des Zellzyklus in Zellen fördert, die mit dem spezifischen DNA-PKcs-Inhibitor NU7026 behandelt wurden. Allerdings werden Telomerfusionen in DNA-PKcs-inhibierten 53BP1-defizienten Zellen nicht vollständig aufgehoben, sondern treten mit einer etwa 10-fach geringeren Häufigkeit auf als in 53BP1-fähigen Kontrollzellen. Die Behandlung mit PARP-Inhibitoren oder PARP1-Depletion hebt verbleibende Fusionen auf, während Ligase IV-Depletion keine messbare Wirkung hat, was darauf hindeutet, dass PARP1-abhängige alternative Endverknüpfungen bei 53BP1-defizienten, DNA-PKcs-inhibierten Telomeren mit geringer Effizienz funktionieren. Abschließend haben wir in diesem Zusammenhang auch den Bedarf an den DDR-Faktoren ATM, MDC1 oder H2AX untersucht. Wir stellen fest, dass der Verlust oder die Hemmung von ATM keinen messbaren Einfluss auf die Häufigkeit von NU7026-induzierten Fusionen in Wildtyp-MEFs hat. Darüber hinaus zeigt die Analyse von MEFs, denen sowohl ATM als auch 53BP1 fehlen, dass ATM auch für Telomerfusionen über PARP-abhängige Endverknüpfung entbehrlich ist. Im Gegensatz dazu hebt der Verlust von MDC1 oder H2AX die Telomerfusionen als Reaktion auf die DNA-PKcs-Hemmung auf, was darauf hindeutet, dass diese Faktoren sowohl vor der 53BP1-abhängigen als auch der 53BP1-unabhängigen Telomer-Wiederverbindung wirken. Zusammen definieren diese Experimente einen neuen Bedarf für 1BP53 bei der Fusion von DNA-PKcs-defizienten Telomeren im gesamten Zellzyklus und decken einen Ligase IV-unabhängigen, PARP1-abhängigen Weg auf, der Telomere in Abwesenheit von XNUMXBPXNUMX mit reduzierter Effizienz fusioniert.

Ivana Rybanska-Spaeder, Rajib Ghosh, Sonia Franco

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