Посещений:
АССОЦИИРОВАННЫЕ С ТЕЛОМЕРАМИ БЕЛКИ

Участие в Поддержании Теломер

Telomere-associated proteins: cross-talk between telomere maintenance and telomere-lengthening mechanismsGitte De Boeck, Ramses G Forsyth, Marleen Praet, Pancras CW Hogendoorn
Journal of Pathol 2009; 217/327-344 Article

Telomeres, the ends of eukaryotic chromosomes, have been the subject of intense investigation over the last decade. As telomere dysfunction has been associated with ageing and developing cancer, understanding the exact mechanisms regulating telomere structure and function is essential for the prevention and treatment of human cancers and age-related diseases. The mechanisms by which cells maintain telomere lengthening involve either telom-erase or the alternative lengthening of the telomere pathway, although specific mechanisms of the latter and the relationship between the two are as yet unknown. Many cellular factors directly (TRF1/TRF2) and indirectly (shelterin-complex, PinX, Apollo and tankyrase) interact with telomeres, and their interplay influences telomere structure and function. One challenge comes from the observation that many DNA damage response proteins are stably associated with telomeres and contribute to several other aspects of telomere function. This review focuses on the different components involved in telomere maintenance and their role in telomere length homeostasis. Special attention is paid to understanding how these telomere-associated factors, and mainly those involved in double-strand break repair, perform their activities at the telomere ends


Рисунки к статье.  | 

Клетки позвоночных сначала были описаны как 'бессмертные' в 1908 Ebeling and Carrell [I]. Почти 35 лет спустя Hermann Muller впервые идентифицировал и охарактеризовал то, что мы называем 'теломеры" у Drosophila melanogaster [2]. Muller отметил, что хромосомные индуцированные облучением инверсии никогда не затрагивают самые концы хромсом. Термин 'telomere' производное от telos, по-гречески "конец"и mers, как 'часть". Вскоре Barbara McClintock's в цитогенетических исследованиях на кукурузе продемонстрировала, что хотя разорванные концы хромосом кукурузы способны к слиянию, это происходит редко, если вообще происходит в неповрежденных хромосомах [3].
В 1961, Hayflick and Moorhead отметили, что благодаря повышенному количеству удвоений популяции, нормальные соматические клетки имеют ограниченную способность делиться, после чего они становятся старыми [4], феномен назван 'Hayflick limit'. Olovnikov предположил, что это происходит в результате неполной репликации концов линейной молекулы ДНК [5].
В середине 1970s Blackburn and Gall впервые клонировали теломерную ДНК Tetrahymena thermophila и нашли повторяющиеся, богатые G последовательность, TTGGGG [6]. 10 лет спустя идентифицирована полная последовательность теломер человека [7]. Greider and Blackburn открыли голоэнзим telomerase у Tetrahymena и предположили, что усиление активности или повторная экспрессия этого телеомеры-синтезирующего рибонуклеопротеина является критическим событием, ответственным за непрерывны рост опухолевых клеток [8]. Теломераза человека и её роль при раке была охарактеризована позднее. В результате этой находки, поддержание теломер посредством non-telomerase механизмов, обозначенных как alternative lengthening of telomeres (ALT), были обнаружены у некоторых эукариот [10]. По крайней мере. в некоторых случаях при ALT использовался синтез теломерной ДНК с помощью рекомбинацией обусловленной репликации ДНК.

Telomere structure, function and the end-replication problem


Теломеры являются ДНК-белковыми комплексами на концах линейных эукариотических хромосом. Теломеры млекопитающих состоят из тандемных повторов TTAGGG последовательности, заканчивающихся на 3' однониточным довеском или G-нити довеском (overhang) [7,11,12]. ЭМ установлено, что этот довесок может загибаться назад и проникать в дуплексный регион теломеры, формируя Т-петлю. T-петли облегчают образование структуры более высокого порядка, которая как полагают обеспечивает блокирование концевых групп (end-capping) путем маскировки концов теломерной ДНК от распознавания с помощью системы репарации ДНК, а также путем регуляции доступа telomerase к теломере [13] (Figure 1). Биохимические исследования показали, что TRF1 и TRF2 участвуют в формировании T-петли. TRF1 обладает способностью индуцировать искривление. петлеобразование и спаривание с дуплексной теломерной ДНК, активностью, которая облегчает загибание назад теломеры [13,14]. TRF2 индуцирует инвазию 3' однонитчатого TTAGGG повтора хвоста в дуплексную теломерную ДНК, формируя Т-петлю in vitro [13,15].
Теломеры обеспечивают стабильность хромосом, защищают концы хромосом от клеточных exonucleases и non-homologous end-joining (NHEJ), и позволяют отличать целостные хромосомные концы от разрывов ДНК. Теломеры также 'считают' количество клеточных делений и обеспечивают механизм репликации концов линейной ДНК . Однако полу-консервативная репликация ДНК представляет проблему, когда линейная молекула ДНК полностью реплицируется. Энзимы polymerase, которые синтезируют ДНК нуждаются в короткой 3'



молекуле РНК, действующей в качестве primers для синтеза новой нити, и этот синтез происходит только в направлении 5' -> 3'. После вытягивания праймер удаляется и возникающий в результате пробел заполняется. Однако возникает проблема на самом конце хромосомы. После удаления финального праймера с дочерней нити, пробел на запаздывающей нити всё ещё остается, делая неспособной репликацию. Последующие репликации д. приводить к постепенной потере ДНК с концов хромосом каждый раз. когда хромосома реплицируется во время каждого клеточного деления [16]. Клетки, которые достигают своего предела делений, что определяется длиной теломеры, подвергаются процессу, наз. 'replicative senescence' или "mortality stage 1" (M1). Старые клетки всё ещё живы и метаболически активны, но более неспособны делиться [17,18]. Вирусные онкогены или др. агенты способны обходить этот checkpoint после инактивации p53 и/или Rb пути, приводя к генетической нестабильности, поскольку теломеры продолжают укорачиваться. При mortality stage 2 (M2), длина теломеры может быть сильно укорочена на многих хромосомах, и ведет к драматическому усилению хромосомной нестабильности и к последующей клеточной гибели [19,20].

Overcoming the mortality stages: telomere-lengthening mechanisms


Раковые и некоторые соматические клетки человека, такие как стволовые клетки, зародышевые клетки и активированные лимфоциты, способны поддерживать и/или увеличивать длину своих теломер за счет двух независимых механизмов: синтеза теломерной ДНК с помощью holo-enzyme telomerase [19], или гомологичной рекомбинации теломер с помощью alternative telomere-lengthening механизма (ALT) [10,21]. У приблизительно 90-95% раковых опухолей человека и 60-70% иммортализованных клеточных линий человека telomerase позитивно регулируется [9.22]. Поскольку ALT используется менее часто, чем теломеразные holo-enzyme для удлинения теломер, то это указывает на то, что этот путь является поддерживающим (back-up) механизмом, который активируется, когда telomerase не может экспрессироваться. Эксперименты, которых нормальные клетки были слиты с ALT- или telomerase-позитивными клетками приводили к потере теломеразной активности или ALT,соотв. Кроме того, гибриды между ALT и telomerase-позитивными клетками приводили к супрессии ALT [23-25]. Эти наблюдения демонстрируют, что нормальные клетки содержат репрессоры или одного или др. пути. Однако более поздние исследования продемонстрировали, что ALT и telomerase могут быть способны к сосуществованию один за др. через продолжительный период времени в раковых клетках людей [26-28]. Понимание молекулярных основ и функции белков, участвующих в telomerase и ALT пути может иметь важное значение для диагноза и лечения болезней, которые затрагивают такие механизмы удлинения теломер.

The holo-enzyme telomerase


Telomerase является ribonucleoprotein комплексом, который добавляет теломерные повторы на концы хромосом. Telomerase включает РНК компонент (hTR/hTERC), который служит в качестве матрицы для синтеза TTAGGG, и каталитический белковый компонент (hTERT). который утилизирует интегрированную РНК молекулу для синтеза ДНК. Т.о., теломераза является удивительной полимерзой, которая обратно транскрибирует теломерную ДНК, один нуклеотид за раз на теломерной G-богатой однонитчатой ДНК. Комплементарная нить хромосомы удлиянет свой 5' конец с помощью обычных ДНК полимераз. Экспрессия hTERT наиболее тесно связан с активностью теломеразы и составляет приблизительно 85% от всех раковых повреждения, что делает его наиболее универсальным маркером для детекции рака (rev.[29-31]).

Alternative lengthening of telomeres


Несколько иммортальных линий клеток человека или опухоли поддерживают или удлиняют свои теломеры с помощью независимого от теломеразы механизма, alternative lengthening of telomeres (ALT). Механизм ALT скорее всего использует обеспечиваемую рекомбинацией репликацию ДНК. Однако точный механизм рекомбинации при ALT всё ещё неизвестен. Современные модели ALT включают механизм roll-spread репликации/рекомбинации, с помощью циркулярной теломерной ДНК, генерируемой благодаря гомологичной рекомбинации; с помощью расширения теломерного конца, использующего сестринскую теломеру в качестве матрицы ; с помощью расширения 3' конца теломеры в T-loop конфигурации.
Клеточные характеристики пути ALT включают гетерогенное и быстрое изменение длины индивидуальной теломеры и присутствие внутриядерных агрегатов, определяемых как ALT-ассоциированный promyeloeytie leukaemia (PML) protein nuclear bodies (APBs) [33.34]. С момента открытия гена PML в хромосомной транслокации, ассоциированной с острой promyeloeytie leukaemia [35], ядерный PML белок обнаруживает участие в ряде клеточных процессов, от клеточного роста и супрессии опухолей до апоптоза, в регуляции транскрипции, ремоделировании хроматина, репарации ДНК и антивирусной защите [36-40]. Ядерный PML также рассматривается как координирующий белок субъядерных структур PML-NBs, количество которых приблизительно 5-30 структур на клетку [41]. PML-NBs содержат ряд белков. участвующих в транскрипции, регуляции клеточного цикла, организации хроматина и жизнеспособности клеток [42,43]. Помимо стандартных компонентов promyeloeytie leukaemia nuclear body (PML-NB), включая PML белок и SP100, др. PML-NB белки в основном временные постояльцы и рекрутируются или высвобождаются в ответ на разные клеточные стрессовые сигналы [44]. Помимо PML-NBs, APBs также содержат внехромосомную теломерную ДНК, теломер-связывающие белки, такие как TRF1 и TRF2, и белки, участвующие в рекомбинации и репликации ДНК, такие как MRN комплекс, BLM, WRN, Rad51/54, RPA, hRad9, hRAPl, ERCC1/XPF, BRCA1 или PARP (Figure 2) [reviewed in 33]. Хотя лишь 5-10% асинхронно делящихся клеток



в экспоненциально растущей ALT популяции являются APB-позитивными, их относительно низкая экспрессия всё ещё, по-видимому, имеет отношение к функциональному ALT, поскольку большинство или все белки, необходимые для механизма ALT могут быть собраны внутри этих APBs, которые могут поэтому функционировать как домены, в которых облегчается процесс ALT [45]. Кроме того, APBs многочисленны во время G2 фазы клеточного цикла, когда HR наиболее активен и ,скорее всего, возникает активность ALT [46.47]. Однако хотя ALT клеток использует базирующиеся на рекомбинации методы, это не указывает на то, что APBs используются исключительно для поддержания теломер, базирующегося на рекомбинации. Необходимо также отметить, что точная роль PML-NBs в NHEJ в противовес HR ещё неизвестна.
Два недавних сообщения продемонстрировали отсутствие APBs в негативных по telomerase иммортализованных линиях клеток, даже если они напоминают типичные ALT клеточные линии, характеризующиеся высоко гетерогенными теломерами и быстрыми изменениями длины теломер [45.48]. Вместо APBs эти клетки содержат ядерные агрегаты теломерной ДНК и др. белки, участвующие в рекомбинации, включая MRN комплекс и TRF2, но Still, PML не обнаруживаются. Клетки, полученные от пациентов с синдромом Werner's, содержат теломеры с тандемными рядами теломерных повторов, в которые вставленные SV40 последовательности, напоминающие type 1 survivors у S. cerevisiae. Эти type 1 survivors зависят от PADS J, тогда как типа 2 survivors зависят от RAD50 и SGS1, дрожжевых гомологов Werner и Bloom синдромных генов helicase. Type 2 survivors располагают только теломерными повторами и были описаны во всех др. ALT клетках человека [48].

Cross-talk between telomere lengthening and telomere maintenance: telomere-binding proteins in telomere stabilization and lengthening


Связывание ассоциирующих с теломерами белков необходимо для адекватного поддержания теломерной ДНК. Эти белки формируют защитный нуклеопротеиновый комплекс на хромосомных концах (Figure 3). Эти связывающие теломеру белки обычно влияют на функцию теломер двумя способами: структурно путем образования защитной шапочки на теломере и функционально, путем регуляции длины теломеры (Table 1). Несколько белков репарации ДНК присутствуют на теломерах, в основном благодаря связыванию с TRF2, они играют непосредственную рольв регуляции длины теломеры и защите теломер (Table 2), указывая на взаимодействие между репарацией ДНК и теломерной функцией.

TRF1 and TRF2: telomeric repeat-binding proteins with structural similarities but with different roles in telomere stabilization


Telomere repeat-binding factor 1 (TRF1) является гомодимерным белком с C-терминальным Myb доменом, который обеспечивает сиквенс-специфическое связывание с теломерной ДНК [49.50]. TRF2 имеет сходную структуру, но отличается по N-концу, который является щелочным у TRF2, но кислым у TRF1 [51,52]. TRF1 имеет примерно в 4 раза боле высокое сродство к теломерной ДНК, чем TRF2, , по-видимому, это обусловлено присутствием аргинина скорее, чем лизиновгого остатка у TRF1. Это различие может также отражать их разные роли в теломерах [53]. TRF2 играет важную роль в защите конца теломеры [54-56] и в образовании T-петли [13], в то же время TRF1 и TRF2 функционируют как негативные регуляторы длины теломер, участвуя в 'm-transition', чтобы контролировать доступ telomerase [57,58]. Экспрессия доминантно-негативного TRF1 аллеля ведет к удлинению теломер. Напротив, экспрессия доминантно-негативного TRF2 аллеля ведет к действительной потере G-хвостовых последовательностей ДНК из теломер, к нестабильности хромосом, слияниям конец-в-конец и активации факторов, отвечающих на повреждения ДНК. Т.о., TRF2 комплекс играет ключевую роль в защите концов хромосом путем поддержания правильной структуры теломерных концов. TRF2 обладает фундаментальной ролью в поддержании непарных G-нитевых довесков. TRF2 специфически распознает теломерные ss/ds ДНК соединения благодаря взаимодействию с G-strand довеском, которые облегчает образование T-петли и делает возможным секвестрирование G-нитевого довеска в защитную структуру [13,15,59]. Потеря TRF2 из теломер ведет к примерно 50% уменьшению однонитчатого telomeric repeat сигнала, тогда как duplex pan теломеры остается интактным [54]. Такие лишенные шапочек теломеры активируют реакцию на повреждения ДНК, приводя к связыванию факторов, это влияет на хромосомные концы и ведет к индукции апоптоза или старению [55.60]. Теломеры без G-хвоста становятся субстратами для non-homologous end joining, приводящего к слиянию теломера-теломера и образованию дицентрических и мультицентрических хромосом [54.61]. Однако поскольку G-хвост защищает хромосомы от NHEJ, он напоминает промежуточное образование при гомологичной рекомбинации и может, следовательно, фактором риска неподходящего процессинга при таком пути рекомбинации. HR способна делетировать T-loop-sized теломерный сегмент, приводя к быстрому укорочению теломер и генерации внехромосомных теломерных колец [62].
В свете подобного типа защиты теломерных концов, гигантские клетки опухолей костей обладают удивительным механизмом покрытия шапочками теломер, чтобы поддержать их геномную стабильность и, по-видимому, предупредить теломерные ассоциации telomeric associations (TAs) [63]. TA это цитогенетический феномен, при котором хромосомные концы сливаются, образуя дицентрические, мультицентрические и кольцевые хромосомы. В этих опухолях hTERT, nucleolin и PML формируют агрегаты, которые пронизывают теломерные концы, или с помощью которых теломерные концы физически разделяются, предупреждая TAs и геномную нестабильность. Это может также объяснить замалчивание активности telomerase в chondrosarcomas [64], в то время как hTERT всё ещё обнаружим в продвинутых chondrosarcomas (unpublished data by these authors).
TRF1 и TRF участвуют также protein-counting модели регуляции длины теломер так, что теломеры ммогут существовать в двух состояниях: 'открытом' состоянии, при котором telomerase может удлинять теломеры и в 'закрытом' состоянии, при котором доступ telomerase блокирован [65]. Комплексы, образующиеся на TRF1 и TRF2, управляют переходом между 'open' и 'closed' состояниями за счет изменений в уровнях белков, связанных с теломерами, и тем самым в 'in cis' регуляции длины теломер [57]. Очень короткие теломеры неспособны связывать достаточные количества TRF1, TRF2 и ассоциированных белков, чтобы вызвать закрытое состояние, и происходит удлинение теломер, чтобы предупредить полную потерю теломерной ДНК. TRF1 и TRF2 не влияют непосредственно на telomerase, но они косвенно на энзимы, способствуя образованию закрытого T-loop состояния. В T-петлях окончание теломеры спрятано в массиве дуплекса, делая тем самым эти концы недоступные для telomerase [58]. TRF1 и TRF2 взаимодействуют с др. факторами, чтобы сформировать крупные белковые комплексы, которые придают форму и защищают теломеры человека. TRF1 и TRF2 не взаимодействуют непосредственно др. с др., но каждый ассоциирует с уникальным набором белков [66]. TRF1 взаимодействует с tankyrase 1 и 2 и контролирует доступ telomerase посредством своей ассоциации с TIN2, PTOP/PTP1/TINT1, POT1 или PINX1. TRF2 также прямо и косвенно соединяется с клеточными факторами, такими как hRAP1, TIN2 и некоторыми белками, участвующими в реакции повреждений и репарации ДНК [67].
Принимая во внимание ALT процесс, ко-локализация PML с TRF2 в APBs является характерной для ALT клеточных линий [27]. Даже в ALT клеточных линиях, не формирующих APBs, TRF2 экспрессируется согласованно [45,48]. Эти находки строго подтверждают важную роль TRF2 на ALT пути. Не обнаружено снижения TRF2 в теломерах и тем самым потерь T-петель во время ALT, указывая тем самым, что доступ telomerase блокирован и T-петля закрыта. Как уже упоминалось T-петли напоминают Holliday junctions и поэтому могут обусловливать риск неправильного процессинга с помощью этого пути рекомбинации [62]. Кроме того, TRF2 необходим для рекрутирования и стимуляции белков повреждения ДНК на теломеры: напр., TRF2 стимулирует разворачивание активности BLM (see further).

Shelterin or the telosome, a TRF1- and TRF2-containing protein complex sensing telomere length


В telomerase-позитивных клетках, TRF1 и TRF2 являются субъединицами ассоциированных с теломерами комплексов высокого мол. веса, обозначаемых как shelterin комплексы [68] или telosome [67]. hRAPl, TIN2, POT1 и PTOP (TPP1, PIP1, TINT1) прямо или косвенно ассоциируют с TRF1 или TRF2, строго подчеркивая функциональную связь между этими 6 теломерными белками. Эти белки многочисленны на концах хромосом, но не накапливаются где-либо ещё. Чем длиннее теломеры, тем больше загружают комплексов shelterin на концы теломерной ДНК, эти комплексы shelterin участвуют т. о., в контроле длины теломер с помощью механизма, чувствительного к длине теломер [69]. В нормальных условиях TRF1 комплекс, как полагают, участвует в регуляции длины теломер: TRF1 связывает TIN2, который затем связывает PTOP1, который в свою очередь взаимодействует с POT1. Этот путь взаимодействий объясняет, почему длинные теломеры, которые связывают больше TRF1, содержат также и больше POT1. Однако, если PTOP1 неспособен связывать TRF1, то TIN2 и PTOP1 комплекс вместо этого остается на теломере за счет усиления ассоциации с TRF2, создавая второй барьер для доступа telomerase [66.70,71] (Figure 4).
Так член telosome, protection of the telomeres 1 protein, или POT1, является белком, соединяющимся с теломерным 3' довеском, взаимодействует с двумя разными сайтами теломер: самым концом и дуплексным регионом. POT1 связывает 3' добавок на хромосомных концах посредством oligosaccharide или oligonucleotide binding (OB) домена [72,73] , а вдоль двуниичатой части теломеры путем ассоциации с комплексом TRF1 [74]. Взаимодействие между POT1 и комплексом TRF1 затрагивает загрузку POT1 на ss теломерную ДНК, передавая тем самым информацию о длине теломеры на конец, где регулируется telomerase [74]. 3' конец не полностью закрывается с помощью POT1, и взаимодействие с telomerase запрещается посредством стерического препятствия, предупреждающего спаривание между праймер-ДНК и telomerase матричной РНК [75]. Снижение POT1 с помощью RNA interference не оказывает влияния на ассоциацию с комплексом TRF1, но ведет к потере теломерного однонитчатого довеска, а также быстро и экстенсивно индуцирует удлинение теломер. Т.о., подобно TRF1 и TRF2, POT1 является негативным регулятором длины теломер [74J. Таким способом POT1 защищает теломеры от инициации неподходящих событий рекомбинации между теломерами, таких как HR и NHEJ, способствуя образованию T-петли и модулирования ферментативного аппарата, который генерирует 3' довесок [76,77]. Согласно недавней литературе P0T1 также необходим для супрессии реакции ATR-обусловленного повреждения теломерной ДНК [78]. POT1, подобно RPA, стимулирует WRN и BLM helicases к разворачиванию теломерных forked дуплексов и D-loop структур, которые плохо разворачиваются за счет взаимодействия только этих энзимов. POT1 частично соединяется с неразвернутыми G-rich нитями, предупреждая тем самым их, повторный отжиг (re-annealing) после диссоциации WRN. В противоположность RPA, POT1 не влияет на активность WRN или BLM на не теломерных forked дуплексах [79].
TRF1 interacting nuclear protein 2 (TIN2) рассматривается как чека (linchpin) в теломерном комплексе и, как было установлено, выполняет, по крайней мере, три разныхроли на теломерных концах: TIN2 взаимодействует с tankyrase 1 [80], связывает PTOP1 с TRF1 [83] и формирует динамическую молекулярную связь между TRF1 и TRF2 [84.85]. T1N2 контролирует PARP активность в tankyrase 1, предупреждая тем самым диссоциацию TRF1 с теломер [80]. N-конец TIN2 связывает TRF2, тогда как его С-конец связывает TRF1, и TIN2, как было продемонстрировано, непосредственно связывает TRF1 и TRF2, а также одновременно связывает оба белка. Удаление TIN2 bkb TRF1 с теломер ведет к потере TRF2 и hRAP [80]. Т.о., соединение TRF1-TIN2-TRF2 является критическим и важным для стабильного связывания TRF2 с теломерами.
Белок, который обеспечивает взаимодействие между TIN2 and POT1 , получил 4 разных названия: TPP1 (TIN2 and POT1 interacting protein), PTOP (POT1 and TIN2 organizing protein) [81], PIP1 (POT1 interacting protein) [83] и TINT1 (TIN2 interacting protein) [66]. PTOP1 рекрутирует POT1 на TRF1-TIN2 комплекс на теломерах и помогает стабилизировать взаимодействия TRF1-TIN2-TRF2 [83]. PTOP1 связывает POT1и TIN2 как в цитоплазме, так и в ядре. PTOP1 содержит функциональны сигнал ядерного экспорта и посредством ядерно-цитоплазматического челночного хода регулирует сборку и функцию telosome в ялдре [84].
В качестве helper для TRF2 выступает repressor activator protein (hRAP) ортолог дрожжевого теломерного белка, scRAP1, первоначально идентифицирован как негативный регулятор длины теломер и ассоциирующий с TRF2. hRAP1 содержит одиночный Myb-домен без обнаружимой ДНК-связывающей активности и три домена взаимодействия белок-белок, BRCT домен, coiled-coil домен и TRF2-взаимодействующий RCT домен. Мутации отличаются по их локализации и их способности связывать TRF2 [85]. BRCT и Myb домены необходимы для контроля длины теломер и эти домены, как полагают, взаимодействуют с др. факторами, необходимыми для негативной регуляции длины теломер [86]. Независимо от своей ассоциации с TRF2, hRAPl взаимодействует с множественными белками, участвующими в путях реакции на повреждения ДНК, включая Rad50, Mre11. Ku70/86 и PARP1. hRAP1/TRF2 может, следовательно, косвенно регулировать активность за счет или рекрутирования или регуляции факторов, отвечающих на повреждения ДНК [87].

A new interacting partner of TRF2 not defined as a core component of the telosome: Apollo


Недавно новая нуклеаза SNM1B, была обнаружена в ассоциации с теломерами TRF2-зависимым способом SNM1B также известна как Apollo, из-за своего тесного взаимоотношения с SNM1C, или Artemis. Apollo локализуется на теломерах благодаря своему взаимодействию с TRF2 и/или hRAP1, и скорее всего кооперирует с TRF2 при репрессии сигнала повреждения ДНК на теломерах во время и после репликации. Его низкая концентрация, однако, свидетельствует, что он не является стержневым компонентом комплекса shelterin [88,89].

The Pin2/TRF1-interacting proteins (PINX) as a repressor of telomerase activity


PinX1-4 был идентифицирован благодаря использованию двугибридной системы дрожжей [90]. Кроме 20 аминокислотной внутренней инверсии Pin2 структурно идентичен TRF1. В разных клетках, однако , Pin2 экспрессируется на 5-10-раз более высоких уровнях, чем TRF1 [91]. Более того, Pin2 является субстратом для ATM kinase, а ATM-обусловленное фосфорилирование Pin2/TRF1, по-видимому, является критическим для способности ATM контролировать поддержание теломер в ответ на повреждения ДНК [92]. Более того, Pin2/TRF1 вносит вклад в поддержание checkpoint митотического веретена [93]. PinX1 является ядерным белком, который локализуется на теломерах, а также в ядрышке, где, как известно, располагаются субъединицы telomerase. PinX1 непосредственно связывает hTERT, а также hTR субъединицу. Избыточная экспрессия PinX1 и его telomerase inhibitory domain (TID)-ингибирующий теломеразную активность домен укорачивает теломеры, но также индуцирует crisis, при этом TID является более мощным, чем белок полной длины. PinX1 и его TID домен репрессирует теломеразную активность in vivo путем соединения с сформировавшимся комплексом hTERT-hTR [90.94]. PinX3 идентичен Fbx4, является центральным регулятором изобилия белка Pin2/TRF1 [95]. Избыточная экспрессия Fbx4 редуцирует уровни эндогенного белка Pin2/TRF1с помощью ubiquitin-обеспечиваемой дегенерации и вызывает прогрессивное удлинение теломер в клетках человека. С др. стороны, истощение Fbx4 супрессирует способность tankyrase 1 увеличивать оборот Pin2/TRF1 [96].

Removing TRF1 from telomeres by tankyrase: redundant functioning in telomere length maintenance


Tankyrase, TRF1-interacting ankyrin-related ADP-ribose полимераза, является членом семейства poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) энзимов. Однако гомология между tankyrase 1 или 2 и PARP ограничивается каталитическим доменом, а вне этой области нет структурной гомологии [97].
Tankyrase 1 подвергается seIf-poly(ADP-ribosyl)-ation и также находит TRF1. ингибируя способность TRF1 соединяться с теломерными повторами [97]. Если tankyrase 1 избыточно экспрессируется, то TRF1 высвобождается из теломер, приводя к деградации TRF1 с помощью протеосом. Эта деградация необходима, чтобы удерживать TRF1 вдалеке от теломер, делая возможным доступ к telomerase и способствуя удлинению теломер [98]. Tankyrase 2 обладает сходной с tankyrase 1 активностью и может poly(ADP-ribosyl)-ate саму себя и TRF1 [99]. Исследования на мышах показали важную роль tankyrase 2 в нормальном росте и развитии, но не выявили функции в поддержании длины теломер in vivo [100]. Эти находки строго указывают на то, что обе tankyrase 1 и tankyrase 2 обладают перекрывающейся функцией в поддержании длины теломер и показали, что у мышей tankyrase 2 отличается от tankyrase 2 человека в отношении её роли в поддержании длины теломер. помимо её роли в качестве позитивного регулятора длины теломер, tankyrase 1 также демонстрирует функцию в клеточных делениях: нокдаун tankyrase 1 ведет к митотическому аресту [101]. Разрешение (resolution) ассоциации теломер на сестринских хроматидах необходимо для прохождения через анафазу. Если демонтаж теломер блокирован, напр.. с помощью ингибирования tankyrase 1 PARP активности, то сестринские хроматиды разделяются в центромерах и плечах, но всё ещё остаются ассоциированы по теломерам. Т.о., теломеры могут нуждаться в уникальном tankyrase 1-зависимом механизме для разрешения сестринского хроматина перед началом анафазы [101].

Cross-talk between telomere lengthening and telomere maintenance: the role of telomere-binding proteins in telomere repair and maintenance


The mechanism of DNA double-strand break repair


В клетках млекопитающих DNA double-strand breaks (DSB) репарируются или с помощью аппарата NHEJ или с помощью HR, а неспособность к эффективной репарации может приводить к разрывам хромосом, клеточной гибели, началу рака и дефектам иммунной системы (rev. [102]). При HR гомологичные участки ДНК сестринских хроматид служат в качестве матрицы для проведения репарации разорванной нити. NHEJ, с др. стороны, означает 'non-homologous' репарацию, поскольку два конца ДНК соединяются непосредственно независимо от гомологичных последовательностей.
NHEJ и HR осуществляются с помощью многоступенчатых реакций. NHEJ инициируется с помощью MRN комплекса и белков, связывающих концы ДНК Ku70 и Ku80, которые быстро ассоциируют с открытыми разрывами ДНК, что сопровождается рекрутированием каталитической субъединицы DNA-dependent protein kinase (DNA-PKcs). С помощью ATM DNA-PKcs фосфорилирует саму себя и др. мишени, включая RPA, WRN и Artemis. На финальной ступени ligase IV со своими партнерами по связыванию XRCC4 и XLF завершает репарацию разрыва (rev. [103]). Базирующаяся на HR репарация начинается с создания однонитчатого довеска (overhangs), возможно, обеспечиваемого с помощью MRN комплекса. 3' довески соединяются с RPA, которая замещается Rad51 с помощью реакции, обеспечиваемой Rad52. Комплекс Rad51 и ssDNA заполняется интактной гомологичной последовательностью, чтобы сформировать гетеродуплекс с помощью Rad54 (rev. [104]). Хотя точный механизм, с помощью которого NHEJ и HR взаимодействуют и как осуществляется выбор между двумя путями, остается неясным, повреждения обнаруживающие киназы, по-видимому, действуют как массивные сигнальные каркасы. Неспособность репарации DSB ассоциирует с наследственными болезнями, такими как Nijmegen breakage syndrome, ataxia-telangiectasia, Bloom's syndrome и рак груди [105-107].
С этой точки зрения белки, локализующиеся на теломерных повторах, ассоциируют с репарацией ДНК. Приблизительно 12 дополнительных белков у млекопитающих участвуют в реакции на повреждения ДНК и репарации двунитчатых разрывов, они участвуют и в гомеостазе длины теломер и защите концов хромосом. Альтерации во всё увеличивающемся числе белков, реагирующих на повреждения ДНК, ведут к дисфункции теломер и последующей хромосомной нестабильности, строго подтверждают существование функциональных взаимодействий между поддержанием теломер и механизмами, чувствительными к повреждениям ДНК. Точный механизм каждого из этих 12 белков на теломерах полностью не изучен. Известные основные функции этих белков описаны ниже и на Рис. 5

TRF2 is an early component of the DNA repair response system


В ответ на повреждения ДНК TRF2 быстро фосфорилируется в ответ на активацию ATM протеин киназного пути. Фосфорилированный TRF2 более неспособен связывать теломеры и вместо этого быстро локализуется на месте повреждения [108]. Однако в клетках, подвергшихся базирующемуся на теломерах crisis, или в клетках, использующих ALT путь, фосфорилированная форма TRF2 накладывается (stacks) на теломеры. Tanaka et al полагают, что TRF2 может сохраняться на теломере за счет специфического белка сайта повреждения ДНК или белкового комплекса, который рекрутируется на теломеру в ответ на обнаружение сигнала о повреждении ДНК теломеры [108]. В др. сообщениях утверждается, что PARP1 и PARP2 ответственны за poly-ADP-ribosylation TRF2 telomerase-негативных клеток и последующую релокализацию TRF2 на сайты повреждения ДНК, удаляя её с теломер и позволяя механизмам репарации ДНК достигать теломер [109.110]. Индуцированное повреждениями ДНК фосфорилирование может сдвигать TRF2 из клеточного рутинного механизма поддержания теломер на путь, отвечающий на повреждения ДНК, приводя к разрушению и/или обеспечению межбелковых взаимодействий с TRF2-связывающими партнерами[108].

MRN, the Mrel I-Rad50-NBSI complex, is involved in both the telomerase and ALT pathway by inducing T-loop stability in telomerase and inducing association of APBs in ALT


В клетках млекопитающих один NBS1 и два Mrell белка взаимодействуют с Rad50 димером. чтобы сформировать т.наз. MRN комплекс [111,112]. Этот комплекс присоединяется и закрепляется на концах ДНК и является также ключевым игроком в клеточном ответе на DSBs [113]. Клетки, дефицитные по образованию этого комплекса дефектны в отношении репарации двунитатых разрывов ДНК, контроля checkpoint клеточного цикла и поддержания длины теломер [107]. В telomerase-позитивных клетках, также как и в ALT клетках, RAD50 и MRE11 присутствуют в TRF2 комплексах и локализуются на теломерах в течение всей интерфазы и соединяются с помощью NBS1 в S-фазе [114]. Rad50 является членом семейства structural maintenance of chromosome (SMC) белков, которое также включает cohesion и condensing субъединицы и факторы с АТФ-зависимой ДНК-связывающей активностью [115|. Meiotic recombination 1 (MRE1) обладает некоторыми биохимическими свойствами, необходимыми для репарации DSB ДНК, такими как dsDNA 3' to 5' exonutlease, ssDNA endonuclease и активность по разворачиванию ДНК [116.117]. Было предположено, что MRE11 и Rad50 могут быть необходимы для стабилизации образования петли теломеры [118]. Временная потребность NBS1 в Sфазе может быть необходима для доступа к аппарату репликации ДНК, регуляции helicase-обусловленного не спаривания и открытия T-петли [114,119].
В лини ALT клеток, белок Nijmegen breakage syndrome , NBS1, играет критическую роль в сборке функциональных APBs [120]. NBS1 ко-локализуется с PML и Sp100 и также рекрутирует Rad50, Mrell и BRCA1 на PML-NBs [121.122]. Хотя TRF1 непосредственно взаимодействует с NBS1, ассоциация NSB1 с APBs не зависит от TRF1 [120]. Подавление MRN ведет к временному укорочению 3' довеска в telomerase-позитивных клетках, но этого не происходит в telomerase-негативных клетках [123]. Избыточная экспрессия Sp100, динамического компонента PML телец, секвестрирует MRN комплекс и ингибирует образование APBs, вызывая в свою очередь супрессию механизма ALT [124].
MRN играет роль в ATM сигнальном пути. Хотя ATM аутофосфорилирование не зависит от MRN [125], MRN необходим для рекрутирования ATM на место повреждения ДНК [126,127]. На разрывах ДНК ATM фосфорилирует многие из своих субстратов, такие как BRCA1 и NBS1 [128]. NBS1 фосфорилируется с помощью ATM, это абсолютно необходимо для внутри S-фазного checkpoint контроля [125]. недавно было показано, что MRN также необходим для фосфорилиования TRF1 с помощью ATM, приводя к высвобождению TRF1 с теломер [129].

ATM and ATR are the main transducers of DNA damage signals by substrate activation through phosphorylation


Ataxia-telangiectasia-mutated (ATM) и ATR (ataxia-telangiectasia and Rad3-related) относятся к семейству phosphoinositide 3-kinase related kinases (PIKKs), которые координируют репарацию, checkpoint клеточного цикла и апоптическую реакцию на повреждения ДНК [130-132]. Большинство из этих белков обладает serine/threonine киназной активностью. ATM и в меньшей степени ATR являются основными приемниками сигналов повреждения ДНК, а TRF2 и POT1 действуют незавсимо, чтобы репрессировать эти два реагирующие на повреждения пути. TRF2, как было продемонстрировано репрессирует ATM, тогда как POT1 предупреждает активацию ATR за счет блокирования соединения RPA с однонитчатой ДНК [78]. TRF2 связывает ATM и таким образом рекрутирует этот белок на теломеры. TRF2 многочислен на хромосомных концах, но не ещё где-либо в ядре, так что его ингибирование ATM специфично для теломер [136].
В ответ на индукцию DSB, ATM и ATR быстро активируются и затем фосфорилируют различные др. субстраты [133]. Подобно MRN комплексу, ATM рекрутируется на теломеры в G2 фазе, когда хромосомные концы более не защищены от экзогенной ферментативной активности [137]. Определение теломерной функции ATR в клетках млекопитающих необходимо, т.к. ATR обязателен для жизнеспособности клеток [138].

DNA-PK is the key player in NHEJ functions in end-capping of T-loops, blocking access to telomerase and stimulating other proteins involved in T-loop formation


Вместе с ATM и ATR DNA protein kinase (DNA-PK) также является членом семейства PIKKs [130,132]. DNA-PK состоит из двух компонентов: каталитической субъединицы (DNA-PKcs) и Ku гетеродимера. Гетеродимер Ku состоит из Ku70 и Ku80 белков, он наиболее многочисленный белок, связанный с концами ДНК в клетках млекопитающих [139]. Он играет основную роль в NHEJ двунитчатых разрывов и репрессирует T-SCE, который является формой HR, участвующей в ALT, и таким образом предупреждает гомологичную рекомбинацию [140.141]. Некоторые сообщения указывают на то, что как только Ku соединяется с DSB, он рекрутирует каталитическую субъединицу DNA-dependent protein kinase (DNA-PKcs), чтобы сформировать ДНК-зависимый протеин киназный holoenzyme комплекс (rev. [142,143]).
DNA-PKcs взаимодействует с telomerase, чтобы поддерживать длину теломер путем распознавания и передачи сигналов от коротких теломер, как от повреждения ДНК [144]. С др. стороны, Ku86 функционально не взаимодействует с telomerase, чтобы поддерживать длину теломер, а вместо этого действует ка негативный регулятор, преимущественно блокируя доступ энзима на конец [145]. Вместе с TRF2 DNA-PK участвует в end-capping и создании T-петель[146], Ku рекрутирует WRN и MRN комплекс на ДНК [147]. Более того, Ku комплекс стимулирует и меняет 5' to 3' exonuclease активность,сходным образом с MRN комплексом и WRN на хромосомных концах, чтобы сгенерировать 3' довески после синтеза ДНК [144]. TRF2 может затем завершить процесс путем использования 3' довесков для ремоделирования линейных концов хромосом в петлеобразную конфигурацию [146].

BLM is a helicase facilitating telomere elongation by unwinding duplex DNA


Синдром Bloom's, нарушение, ассоциированное с геномной нестабильностью и предрасположенностью к раку, вызывается с помощью дефекта гена BLM [148]. BLM является членом семейства RecQ DNA helicase, которые действуют, чтобы разделять две нити двойной спирали нуклеиновых кислот [149]. BLM также участвует в репарации поврежденных репликативных вилок [150]. Белок BLM , как было установлено, содержит три самостоятельные биохимические активности: a 3'-5' ДНК раскручивающую активность, Holliday junction branch миграционную активность, и активность по отжигу (annealing) однонитчатой ДНК [106,151-153]. Специфические роли и клеточный контекст, в котором эти активности функционируют, ждут решения. BLM может облегчать элогацию теломер путем раскручивания двойной ДНК впереди репликационной вилки и BLM может способствовать branch migration Holliday соединения, формируемого после репликационной вилки [106].
В иммортализованных клетках, использующих ALT путь, описана ко-локализация BLM с теломерами во время S-фазы и TRF1 и TRF2 [154,155]. TRF2 стимулирует BLM раскручивание теломерного и не-теломерного субстратов, тогда как TRF1 ингибирует только теломерное раскручивание за счет стерических препятствий [156].

WRN is a unique human helicase with exonuclease activity that dissociates D-loops


Werner syndrome (WS) является редкой геномной нестабильностью. возникающей в результате дефектов в гене WRN [157]. Если теряется функция WRN, то возникают трудности, связанные с репликацией и процессингом повреждений ДНК, приводящими в конечном итоге к аномалиям хромосом и теломер или к раннему старению или усилению апоптоза (rev. [158]). WRN функционально взаимодействует с рядом белков, участвующих в NHEJ, такими как DNA-PKcs [159], и в гомологичной рекомбинации, такими как RPA [160], Rad51 [161] и MRN комплекс [162] в твет на DSBs.
WRN является уникальной RecQ helicase человека, т.к. она обладает 3' to 5' exonuclease активностью [163] и может отщеплять последовательно нуклеотидные основания от свободных концов нуклеиновых кислот. Однако родственные механизмы между активностями helicase и exonuclease всё ещё остаются в основном неизвестными. Обычно helicase домен WRN репрессирует несоответствующую рекомбинацию промежуточных образований, таких как T-SCE, это может способствовать активации пути ALT [164,165]. Ингибирование WRN затрагивает лишь синтез запаздывающей нити на теломерах, который копирует G-rich теломерную нить [166]. WRN может эффективно развертывать G-нить зависимым от геликазы способом, а функциональное взаимодействие WRN с рядом белков, используемое для поддержания длины теломер, указывает на то, что WRN может влиять на доступ telomerase к 3' довеску и тем самым на прогрессию репликационной вилки [167]. WRN также обнаруживается на теломерах telomerase-негативных клеток, которые используют ALT путь для поддержания теломер [167.168]. В этих клетках WRN локализуется в PML-NBs и WRN перемещается в теломерную ДНК в S фазе, когда необходимо разрешение D-петель для теломерной репликации и/или рекомбинации [169]. WRN helicase и exonuclease кооперирую, чтобы диссоциировать модельную структуру теломерной D-петли in vitro и эти активности регулируются с помощью TRF1 и TRF2 [167]. TRF1 и TRF2 ограничивают степень WRN exonuclease переваривания D-петли, но не блокируют развертывания с помощью WRN helicase такой длины, которая достаточна для присутствия RPA или POT1, чтобы стимулировать высвобождение нити полной длины [79].

RPA prevents reannealing upon helicase dissociation


Replication protein-A (RPA) является гетеротримерным связывающим однонитчатую ДНК белком. который необходим для почти всех аспектов метаболизма клеточной ДНК, таких как репликация, рекомбинация ДНК, checkpoints повреждений ДНК и все основные типы репарации ДНК, включая репарацию DSBs repair [170,171]. RPA напоминает POT1 своим взаимодействием с ssDNA посредством связывания OB [172] и с WRN и BLM, чтобы предупреждать reannealing после диссоциации helicase [173,174]. В противовес POT1 RPA не определяется как один из стержневых компонентов теломерного белкового комплекса человека [68]. RPA может регулировать действие telomerase во время клеточного цикла путем открытия структур G-quadruplex и поддержания их как ssDNA, облегчая тем самым рекрутирование и связывание компонентов telomerase на теломеры [175]. RPA обнаруживается также в ассоциации с APBs в клеточных линиях ALT. Потеря RPA в ALT опухолевых клетках вызывает увеличение однонитчатой теломерной ДНК, повышенное накопление теломерной ДНК в APBs, и генерацию крупных теломерных агрегатов на концах метафазных хромосом U761.

ERCC1/XPF is the main nuclease that removes G-strand overhangs


Excision repair cross-complementing 1 (ERCC1) и xeroderma pigmentosum group F (XPF) формируют комплекс, который функционирует специфичная для структуры endonuclease. Два компонента комплекса взаимозависимы: так, что клетки, лишенные ERCC1 содержат пониженные уровни XPF и vice versa [177,178]. Этот комплекс является главной nuclease, которая удаляет довесок G-нити с непокрытых шапочкой теломер. ERCC1/XPF отщепляет рядом с 3' довеском непосредственно внутри соседней дуплексной ДНК, генерируя субстрат для NHEJс помощью DNA ligases [179]. ERCC1/XPF не только ассоциирует с теломерами, но его минорная фракция ассоциирована также в TRF2 комплекс [179]. Поскольку XPF обладает независимой от nuclease функцией в TRF2-обусловленном укорочении теломер, то было предположено, что ERCC1/XPF играет структурную роль в регуляции TRF2-обусловленного укорочения теломер [180]. Когда ERCC1/XPF-дефицитные клетки делятся, то они генерируют потерю кусков хромосомного материала. содержащего теломерную ДНК, т. наз. 'telomeric DNA-containing double minutes' (TDMs). TDMs являются результатом события рекомбинации между теломерой и сходными последовательностями где-либо ещё на хромосоме [179]. Т.о., ERCC1/XPF выполняет две очень отличающиеся роли на теломерах: помимо удаления G-нитчатого довеска, он предупреждает несоответствующую рекомбинацию во время деления хромосом.

Rad51D as a member of the RAD52 group, stabilizing T-loops


У человека Rad51 паралоги, Rad51B, Rad51C, Rad51D, XRCC2 и XRCC3, вместе с Rad54 являются ключевыми членами RAD52 группы, которые необходимы для гомологичной рекомбинации. Эти Rad51 паралоги необходимы для нормальных уровней резистентности к ДНК-повреждающим агентам [181]. Один из членов этого семейства, Rad51D, также участвует в поддержании теломер. Rad51D ассоциирует с теломерами и играет двойную роль в клетках, участвуя в рекомбинационной репарации DSBs и в защите теломер за счет стабилизации T-loop или Holliday junction-like промежуточных образований на хромосомных концах [182].

Rad54 is a chromatin-remodelling protein involved in maintaining and capping telomeres


Белок Rad54, dsDNA-зависимая ATPase, который принадлежит семейству Swi2/Snf2 хроматин-ремоделирующих белков. играет важную роль в репарации с помощью гомологичной рекомбинации двунитчатых разрывов ДНК [183-185]. Rad54 ремоделирует структуру ДНК, структуру хроматина и Rad51-dsDNA комплексов, показывая тем самым, что Rad54 перемещается вдоль ДНК [186-188]. Изучение точной роли Rad54 на теломерах с использованием Rad54-дефицитных мышей показало, что отсутствие Rad54 ведет к повышению частоты слияний хромосом конец-в-конец и значительной потере теломерных последовательностей в присутствии нормальных уровней активности telomerase, сравнимых с контролем дикого типа. Эти данные указывают на предположительную роль Rad54 в поддержании теломер и в покрытии теломер шапочкой. Исследования на мышах, дефицитных по Rad54 и DNA-PKcs показало, что Rad54 не играет важной роли в обеспечении слияний конец-в-конец незащищенных теломер [189].

hRad9 as a checkpoint protein influences telomere stability and HR in ALT


hRad9 является checkpoint белком, который фосфорилируется с помощью ATM вследствие повреждения ДНК [190]. hRad9 образует ядерный комплекс с hRad1 and hHUS1, который напоминает PCNA и ощущает повреждения ДНК [191,192]. Комплекс локализуется на теломерной ДНК и PML тельцах в ALT клеточных линиях [193]. hRad9 ассоциирует с TRF2 и играет роль в поддержании стабильности теломер, но его точная функция в этом процессе неясна. Нокдаун hRad9 ведет к снижению HR, указывая на возможность, что hRad9 влияет на поддержание теломер посредством своего эффекта на HR [194].

PARP1 and PARP2 are poly(ADP-ribose) polymerases that remove TRF2 from telomeres to allow access by DNA damage repair proteins


PARP1 and PARP2 являются poly(ADP-ribose) полимеразами, спорадически обнаруживаемыми в нормальных теломерах с преимущественной локализацией на поврежденных теломерах [110]. PARP1 и PARP2 ассоциируют с TRF2 и это взаимодействие помогает PARP1/2 лагализоваться в местах разрывов нити ДНК на теломерах. PARP1/2 катализирует poly(ADP-ribosyl)-ation TRF2, диссоциируя его от теломер и открывая доступ к разрывам ДНК аппарата репарации с последующей репарацией поврежденных теломер [ 109,110]. PARP1 и PARP2по-видимому, одинаковым образом ассоциируют с и влияют на TRF2, но в то время как PARP1 колокализуется с TRF2в линии telomerase-позитивных клеток, PARP2 в основном ко-локализуется с TRF2 в telomerase-негативных ALT линиях клеток [109].

BRCA1 is a tumour suppressor involved in DNA repair


Breast cancer associated gene 1 (BRCAI), ассоциирует с наследственным раком груди и яичников, действует как каркас, который организует и координирует ряд белков. участвующих во многих разнообразных сигнальных процессах, таких как реакция на повреждения дНК, контроль checkpoint клеточного цикла, супрессия опухолей. онкогенез, стрессовая реакция и апоптоз [195-198]. BRCA1 играет критическую роль в p53 реакции, при выборе между апоптозом или арестом клеточного цикла, осуществляемым в присутствии или отсутствии дополнительных взаимодействующих белков [199]. BRCA1 играет важные роли в homologous recombination репарации, соединении негомологичных концов и nucleotide excision repair (NER), и обеспечивает эти функции благодаря своему взаимодействию с компонентами аппарата репарации ДНК, такими как Rad51 и MRN комплекс, и регуляции им экспрессии генов. которые участвуют в этих путях репарации повреждений ДНК (rev. [200]).
BRCA1 участвует также в поддержании теломер благодаря своей способности регулировать транскрипцию hTERT [201] и ко-локализации с TRF1 [202]. TRF2 ко-локализуется также с BRCA1в telomerase-позитивных клетках и с небольшим набором ALT-ассоциированных PML телец. Экспрессия доминантно-негативной мутации BRCA1 ведет к увеличению длины теломер в telomerase-позитивных клетках, но не меняет длины теломер в ALT клетках [202]. Точный механизм, с помощью которого нефункциональный BRCA1 влияет на поддержание теломер. остается неизвестным. Участие BRCA1в NHEJ, HR , а также в NER не позволяет определить его точные функции.

Conclusion


Telomeres and their associated proteins display a number of essential functions, whereas disruption or failure of any of the functions could lead to genetic instability, cell transformation and/or continuous growth, all hallmarks of human cancer. Over the last 20 years, the interest in telomere biology and the biochemical and functional characterization of the proteins at the telomeres has increased dramatically. Although most human cancers use telomerase for telomere maintenance and/or lengthening, some use the ALT pathway. Despite intense research, however, much remains unknown about the exact interactions and subsequent molecular mechanisms of the proteins involved. In particular, the factors mediating the ALT pathway remain unclear. Many proteins interact with the telomeres and each other via large protein complexes that shape and safeguard the telomeres. The finding that many DNA damage-response proteins are involved in telomere maintenance, repair and stabilization, and therefore exhibit cross-talk between these different processes, has been of great interest. Understanding these different types of involvement at telomeres may be of help in fighting human cancer and other age-related diseases.
Сайт создан в системе uCoz