Ученые из Osaka University в сотрудничестве University of Tokyo, описали кристаллическую структуру RNF168, связанного с цепочкой ubiquitin, критического взаимодействия при репарации ДНК.

ДНК действует подобно компьютерному коду тела и д. сохраняться, чтобы наше тело жило. Пока клетки растут и изменяются, ДНК оказывается уязвимой к дефектам, особенно к разрывам двойной нити (DSBs). Фактически, DSBs регулярно возникают в ходе жизненного периода. ДНК защищена с помощью аппарата репарации ДНК. Новое исследование описывает кристаллическую структуру критической части этого аппарата, соединение RNF168 с убиквитилированными (ubiquitylated) белками и выявило уникальную связь, неизвестную при др. взаимодействиях с убиквитилируемыми белками.

Чтобы активировать аппарт репарации ДНК необходимы DSBs, стимулирующие убиквитилирование. RNF168 соединяется с полиубиквитилированными белками и накапливается на поврежденной ДНК как часть процесса репарации.

Убиквитилирование это связывание белка ubiquitin с др. белком. Ubiquitin должены затем соединяться сами с собой посредством одного из 7 лизиновых аминокислотных остатков, чтобы сформировать цепочку из ubiquitin. RNF168 соединяется с высокой специфичностью с цепочкой из ubiquitin сцепленных по lysine 63.

Поскольку связь RNF168 с lysine 63 цепочки обязательна для рекрутирования др. белков репарации ДНК, поэтому ученые исследовали молекулярные взаимодействия, которые обеспечивают эту связь. В частности они заинтересовались двумя доменами RNF168, соотв. названными ubiquitin-dependent DSB recruitment module (UDM)1 и UDM2.

Кристаллическая структура получена для каждого из доменов RNA168, связанных с lysine 63 цепочки длиной в две молекулы ubiquitin. Эти структуры показали, что взаимодействие в RNF168-lysine 63 цепочке стабилизируется с помощью множества уникальных водородных мостиков и гидрофобных взаимодействий, не обнаруживаемых в др. цепочках ubiquitin lysine. Более того, UDM1 и UDM2 каждый укладывается одиночная α-спраль, чтобы соединиться с с дистальным и проксимальным убиквитинами, но специфичность соединения lysine 63 цепочки с RNF168 зависит от взаимодействия с дистальным убиквитином. Итак, данное исследование выявило резкий контраст по сравнению с др. взаимодействиями, где проксимальный убиквитин предопределял специфичность сцепления.

Используя кристаллические структуры, исследователи смогли идентифицировать, какие регионы в каждом из UDM соединяются с двумя молекулами убиквитина: LRM1 и UMI в UDM1, и UAD с MIU2 в UDM2. Однако, условия для связывания оказались разными. Для UDM1, специфичность к lysine 63 цепочке зависит от расстояния и ориентации между LRM1 и UMI в то время, когда RNF168 связан с ubiquitin. С др. стороны, для UDM2, имеет значение пространство между двумя молекулами ubiquitin в то время, когда RNF168 связан с ubiquitin. Последующие эксперименты с мутациями показали, что UDM2 связывание является существенным для рекрутирования RNF168, тогда как UDM1 является вспомогательным.