1. Functions and regulation of the MRX and Ku protein complexes at DNA ends
- Author
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Rinaldi, C, LONGHESE, MARIA PIA, RINALDI, CARLO, Rinaldi, C, LONGHESE, MARIA PIA, and RINALDI, CARLO
- Abstract
L'instabilità del genoma è una delle caratteristiche delle cellule tumorali e può essere causata da difetti nella riparazione del DNA. In particolare, le rotture del doppio filamento del DNA (DSBs) sono lesioni altamente citotossiche che possono formarsi accidentalmente durante la replicazione del DNA o in seguito all'esposizione ad agenti genotossici, e devono essere correttamente riparate al fine di garantire la stabilità genomica. Per far fronte a queste lesioni del DNA, le cellule eucariotiche attivano la risposta al danno del DNA (DDR) e utilizzano due meccanismi principali per la riparazione dei DSBs: l’unione terminale non omologa (NHEJ) e la ricombinazione omologa (HR). La risposta cellulare ai DSBs ha inizio con il reclutamento dei complessi Ku e MRX/MRN alle due estremità rotte di un DSB. Inoltre, il complesso MRX recluta al DSB anche Tel1/ATM, una chinasi coinvolta nel checkpoint da danno al DNA. Tel1, a sua volta, consente di promuovere e stabilizzare l'associazione del complesso MRX sia ai DSBs che ai telomeri in un ciclo a feedback positivo. Ku, MRX/MRN e Tel1/ATM sono anche necessari per mantenere la lunghezza dei telomeri, strutture nucleoproteiche specializzate situate alle estremità dei cromosomi eucariotici. Il DNA telomerico deve inoltre essere distinto dalle estremità dei DSBs intracromosomici attraverso diversi complessi proteici, i quali vengono reclutati ai telomeri al fine di prevenire l'attivazione della DDR. Nel lievito S. cerevisiae, Rif2 e Rap1 costituiscono due delle principali proteine che compongono tali complessi. Sia Rif2 che Rap1 contrastano l'attivazione di Tel1, la degradazione nucleolitica e l’unione terminale non omologa ai telomeri. Rif2 sembra esercitare tutte queste funzioni inibendo l'associazione del complesso MRX al DNA telomerico; tuttavia, restava ancora da determinare come Rap1 controllasse negativamente l'attività di MRX alle estremità del DNA. Nella prima parte del mio dottorato di ricerca, ho contribuito a, Genome instability is one of the hallmarks of cancer cells and it can be caused by DNA repair defects. Among several types of DNA damage, DNA double-strand breaks (DSBs) are highly cytotoxic lesions that can form accidentally during DNA replication or upon exposure to genotoxic agents. DSBs must be repaired to avoid loss of genetic information and to ensure genomic stability. Eukaryotic cells repair DSBs by activating the DNA damage response (DDR) and by using two main mechanisms: non-homologous end joining (NHEJ) and homologous recombination (HR). The cellular response to DSBs is initiated by the recruitment of Ku (Ku70-Ku80) and MRX/N (Mre11-Rad50-Xrs2/Nbs1) complexes at the two DSB broken ends. MRX in turn recruits Tel1/ATM, a kinase involved in the DNA damage checkpoint, a surveillance mechanism that couples DSB repair and cell-cycle progression. Tel1 allows to promote and stabilize MRX association at both DSBs and telomeres in a positive feedback loop. Ku, MRX/MRN, and Tel1/ATM are also required to maintain the length of telomeres, specialized nucleoprotein complexes at the ends of eukaryotic chromosomes. Furthermore, telomeric DNA must be distinguished from intrachromosomal DSBs ends through different protein complexes, which are recruited to telomeres in order to prevent DDR activation. In S. cerevisiae, Rif2 and Rap1 are two of the main proteins that compose these complexes. Both Rif2 and Rap1 counteract Tel1 activation, nucleolytic degradation, and NHEJ at telomeres. Rif2 appears to exert all these functions by inhibiting MRX association with telomeric DNA, however how Rap1 negatively controls MRX activity at DNA ends remained to be determined. In the first part of my PhD, I contributed to show that Rif2 counteracts MRX association at both DSBs and telomeres in a Rap1-dependent manner. Rap1 in turn can inhibit MRX functions in a Rif2-dependent and -independent manner, and Rap1 functions at DNA ends are influenced by its DNA binding mode. An important issue
- Published
- 2023