酵母 Saccharomyces cerevisiae Rev7 は Mre11 ヌクレアーゼと Rad50 ATPase 活性を結合および阻害することで二本鎖切断修復経路選択を調節する

Core Concepts

酵母 Saccharomyces cerevisiae Rev7 は、Mre11 ヌクレアーゼと Rad50 ATPase 活性を直接的に阻害することで、相同組換えを抑制し非相同末端結合修復を促進する。

Abstract

本研究では、酵母 Saccharomyces cerevisiae Rev7 (ScRev7) が二本鎖切断修復経路選択を調節する新たなメカニズムを明らかにしている。

主な知見は以下の通り:

• ScRev7 は Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX) 複合体のサブユニットと直接相互作用する。特に、ScRev7 のC末端42アミノ酸領域がMRXサブユニットとの結合に重要である。
• ScRev7 はG4 DNA構造に高い親和性を示し、G4 DNA誘発のレプリケーション障害に対する細胞保護活性を発揮する。
• ScRev7 はMre11のヌクレアーゼ活性とRad50のATPase活性を阻害するが、Rad50のATP結合能には影響しない。
• ScRev7 は非相同末端結合修復を促進し、一方で相同組換えを抑制する。
• ScRev7のC末端42アミノ酸断片は、MRXサブユニットとの結合、G4 DNA誘発毒性の軽減、非相同末端結合修復の促進に重要な役割を果たす。

以上の結果から、ScRev7は二本鎖切断修復経路選択を調節する新たな機能を有することが明らかとなった。

Stats

Mre11、Rad50、Xrs2サブユニットとScRev7の見かけの解離定数(Kd)は0.16 ± 0.07 μM、0.23 ± 0.06 μM、0.63 ± 0.08 μMであった。
2 μMのScRev7存在下で、Mre11のヌクレアーゼ活性はほぼ完全に阻害された。
2 μMのScRev7存在下で、Rad50のATPase活性は約60%阻害された。

Quotes

"ScRev7 binds with low-nanomolar affinity and specificity to G-quadruplex structures, as opposed to no binding to mixed-sequence single- and double-stranded DNA."
"ScRev7 impedes Mre11 nuclease and Rad50's ATPase activities, without affecting the latter's ATP-binding ability."
"Deletion of REV7 increases the frequency of mitotic HR."

Key Insights Distilled From

Saccharomyces cerevisiae Rev7 regulates DSB repair pathway choice through binding and blocking Mre11 nuclease and Rad50 ATPase activities

by Badugu,S., D... at www.biorxiv.org 02-21-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.20.581217v1

Deeper Inquiries

ScRev7がG4 DNA構造に高い親和性を示す生物学的意義は何か。

ScRev7がG4 DNA構造に高い親和性を示すことは、細胞内でのDNA修復プロセスに重要な影響を与える可能性があります。G4 DNAはゲノム中で頻繁に見られ、細胞の生理的プロセスにおいて調節的な役割を果たしています。ScRev7がG4 DNAに結合し、その構造を認識する能力は、DNA修復経路の選択に影響を与える可能性があります。特に、G4 DNAが形成された領域におけるDNA二重鎖切断（DSB）修復において、ScRev7の存在が重要な役割を果たすことが示唆されます。この相互作用は、DNA損傷の修復やゲノムの安定性の維持において重要な要素となる可能性があります。

ScRev7のMre11ヌクレアーゼとRad50 ATPase活性阻害がDNA修復経路選択にどのように影響するのか。

ScRev7がMre11ヌクレアーゼとRad50 ATPase活性を阻害することにより、DNA修復経路の選択に重要な影響を与えると考えられます。Mre11はDNA二重鎖切断（DSB）のエンドリセプターとして機能し、DNAのエンドリセプションやエキソヌクレアーゼ活性を介してDNA修復プロセスに関与します。一方、Rad50はATPase活性を持ち、DNA修復における重要な役割を果たしています。ScRev7がこれらの活性を阻害することで、Mre11とRad50の機能が調節され、DNA修復経路の選択が制御されると考えられます。具体的には、ScRev7によるMre11のヌクレアーゼ活性の阻害は、DNAエンドリセプションの過剰な進行を抑制し、ホモログ組換え（HR）を阻害し、非ホモログ末端結合（NHEJ）を促進する可能性があります。同様に、Rad50のATPase活性の阻害は、DNA修復プロセスにおけるエネルギー供給を制御し、修復経路の選択に影響を与えると考えられます。

ScRev7の機能が真核生物間で保存されているか、他の生物種でも同様の役割を果たしているのか。

ScRev7の機能は真核生物間で保存されており、他の生物種でも同様の役割を果たしている可能性があります。Rev7はDNA修復プロセスや細胞周期制御など、さまざまな生物学的プロセスに関与しており、その機能は進化的に保存されていると考えられます。特に、Rev7がMRX複合体と相互作用し、DNA修復経路の選択を調節する機能は、真核生物全般に共通する重要なメカニズムである可能性があります。これにより、Rev7の役割は真核生物間で類似しており、DNA修復やゲノムの安定性の維持において重要な役割を果たしていると考えられます。さらなる研究が必要ですが、Rev7の機能が他の生物種でも同様に保存されている可能性が高いと言えます。