许培扬
DNA 损伤修复中的翻译后修饰
2025-5-27 11:58
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DNA 损伤修复中的翻译后修饰

DNA损伤修复中的翻译后修饰(PTM)通过调控修复蛋白的活性、相互作用和定位,

确保基因组稳定性。以下是主要PTM类型及其作用机制:

1. 磷酸化

关键激酶:ATM、ATR、DNA-PK在DNA损伤后被激活,触发下游信号。

 γ-H2AX:组蛋白H2AX的磷酸化标记双链断裂(DSB),募集MDC1等适配蛋白。

 p53:磷酸化后稳定并激活,诱导细胞周期停滞(如通过p21)或凋亡。

 CHK1/CHK2:被磷酸化激活,调控细胞周期检查点。

 BRCA1:磷酸化增强其与修复复合体的结合,促进同源重组(HR)。

2. 泛素化

损伤信号放大: RNF8/RNF168:催化组蛋白泛素化(如H2A),形成K63泛素链,

招募BRCA1和53BP1。 BRCA1-BARD1复合体:通过泛素化修饰染色质,促进HR修复。

 蛋白酶体降解:某些修复因子(如Claspin)通过泛素化被降解以终止信号。

3. SUMO化(类泛素化)

同源重组(HR): SUMO修饰BLM、RPA等:促进解旋酶和重组酶复合体的形成。 

 PIAS4介导的SUMO化:调控53BP1与染色质的结合,影响修复途径选择(HR vs. NHEJ)。

4. 乙酰化

染色质重塑: 组蛋白乙酰化:由HATs(如p300)介导,松弛染色质结构,暴露损伤位点。

 非组蛋白乙酰化:如Ku70乙酰化影响其与凋亡蛋白的相互作用,促进NHEJ。

5. ADP-核糖基化

单链断裂修复(SSBR): PARP1/PARP2:识别断裂并合成PAR链,募集XRCC1等修复因子。

 PAR链信号:促进染色质解聚和修复复合体组装。

6. 甲基化

损伤应答调控: 组蛋白H4K20甲基化:53BP1通过识别H4K20me2定位到DSB,影响NHEJ。

 SETD2介导的H3K36me3:促进HR修复中的染色质重塑。

7. NEDDylation

调控泛素化通路: Cullin-RING连接酶(CRL):NEDDylation激活CRL,促进底物泛素化

(如CDT1降解),维持复制压力下的基因组稳定。 PTM的动态调控 去修饰酶的作用: 

 磷酸酶(如PP2A、WIP1):终止ATM/ATR信号。

 去泛素化酶(USP11、USP28):调控BRCA1/53BP1的稳定性。 

 SENP去SUMO化酶:逆转SUMO修饰以终止修复信号。

 修复通路中的PTM实例 非同源末端连接(NHEJ): 

 DNA-PK的磷酸化激活末端处理酶(如Artemis)。 泛素化(RNF168)和甲基化(53BP1)

协同促进末端保护。 碱基切除修复(BER): PARP1的ADP-核糖基化启动修复,

PCNA泛素化招募聚合酶β/λ。

总结

PTM通过时空精确的调控网络,协调DNA损伤应答中的信号传递、染色质重塑和修复执行。

不同修饰间的交叉对话(如磷酸化-泛素化、SUMO化-泛素化)进一步增强了修复的

准确性和效率。理解这些机制为癌症治疗(如PARP抑制剂)和基因组稳定性研究提供

了关键靶点。 开启新对话

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