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.2021年8月27日;7(35):eabb3799。
doi:10.1126/sciadv.abb3799。 打印日期:2021年8月。

拉明B1封存53BP1,以控制其对DNA损伤的补充

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拉明B1封存53BP1,以控制其对DNA损伤的补充

劳雷·埃图尔诺等。 科技进步. .

摘要

双品牌断裂(DSB)是有害的损伤,也是基因组不稳定的主要原因。研究表明,核膜与DNA损伤反应之间存在联系。在这里,我们发现核包膜的主要成分层粘连蛋白B1与53BP1蛋白直接相互作用,53BP1蛋白在DSB修复中起着关键作用。这种相互作用在DNA损伤后分离。拉明B1过度表达阻碍53BP1募集到DNA损伤部位,导致DNA损伤持续存在,非同源末端连接缺陷和对DSB敏感性增加。通过对层粘连蛋白B1和53BP1之间相互作用域的鉴定,我们可以证明53BP1募集的缺陷和层粘连基因B1过度表达后DSB的持续存在是由于层粘连分子B1隔离53BP1所致。这项研究强调了层粘连蛋白B1是一个控制损伤后53BP1向DNA损伤部位募集的因子。

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数字

图1
图1。增强了层粘连B1过度表达细胞的遗传毒性应激敏感性和增加了DSB的形成。
(A类)γ射线照射后对照组(Ctrl)和层粘连蛋白B1过度表达细胞(LMNB1)的克隆存活曲线。转染48小时后,细胞被镀(每孔六孔板100、500、1000或2000个细胞)并照射(Cs137、0.5、1或2 Gy,1.77 Gy/min;iBL637辐照器)。8至11天后,细胞集落被龙胆紫染色并计数。多个t吨测试P(P)值*P(P)< 0.05; **P(P)< 0.005. (B类)在细胞收获前24小时,在基础条件(NI)或照射(2Gy)下,对层粘连蛋白B1过表达细胞或对照细胞制备的中期铺展中的染色体畸变进行评分。柱状图显示每个中期的平均染色单体断裂数[n个=89(控制,NI)n个= 98; (LMNB1,NI);n个=94(Ctrl,IR);n个=94(LMNB1,IR)]。左图显示了层粘连蛋白B1过度表达细胞中染色体的染色单体断裂示例。(C类)转染48小时后,对对照细胞和层粘连B1过度表达细胞的基础γH2AX病灶和蛋白质水平进行分析。用Western blot(左上)分析γH2AX蛋白水平,并用ImageJ(右上)对三个独立实验进行定量。左下和右下面板分别显示了γH2AX病灶的代表性图像和免疫荧光染色定量。比例尺,10μm。(D类)对照(Ctrl)和层粘连蛋白B1过度表达(LMNB1)细胞照射(0.5 Gy)后IR诱导的γH2AX病灶动力学分析。利用Metamorph软件对四个独立实验中的γH2AX病灶进行计数。对于(C)和(D),层粘连蛋白B1过度表达的细胞分为两类:表达中度(高达五倍)或更高(超过五倍)层粘连肽B1的细胞。对于(B)、(C)和(D),未成对t吨测试P(P)值*P(P)< 0.05; **P(P)< 0.005; ***P(P)< 0.0001. 误差线,SEM。
图2
图2。Lamin B1过度表达降低NHEJ效率。
(A类)染色体内底物(左):报告基因编码膜抗原H2Kd和CD4。在巨核酶I-SceI表达之前,CD4距离CMV启动子太远,无法表达。I-SceI位点位于含有H2Kd基因的片段侧面。经I-SceI巨核酸酶切割后,DNA末端的重新连接可导致CMV启动子与CD4片段直接连接,从而通过流式细胞术监测CD4的表达。Western blot分析(右)显示层粘连蛋白B1过度表达,I-SceI和I-SceI+LMNB1条件下的I-Sce1表达水平相等。(B类)对照组和层粘连蛋白B1过度表达细胞中的NHEJ事件频率。CD4阳性细胞荧光激活细胞分选定量(NHEJ事件)的一个例子显示在对照和层粘连蛋白B1–过表达细胞中(左)。NHEJ事件的频率(CD4+)在层粘连蛋白B1中,相对于对照细胞(I-SceI)过度表达的细胞(I-SceI+LMNB1)如右图所示(双尾Mann-Whitney试验**P(P)< 0.005). 这些值对应于14个独立实验。异硫氰酸荧光素;PE:藻红蛋白。
图3
图3。拉明B1过度表达阻碍53BP1募集到DNA损伤位点。
(A类)用空(Ctrl)或层粘连蛋白B1表达载体转染细胞中53BP1病灶的辐照后动力学。顶部面板显示了照射后30分钟(2 Gy)53BP1病灶的代表性图像,通过免疫荧光染色显示。用Metamorph软件对对照细胞(Ctrl)和层粘连B1过度表达细胞中的三个独立实验中的53个BP1病灶进行计数,并将其分为两类:中度染色(达到层粘连B15水平的5倍)或染色更高(超过5倍)的层粘连B1水平(底部)。DAPI,4′,6-二氨基-2-苯基吲哚。(B类)辐射后用空(Ctrl)或层粘连蛋白B1表达载体在转染细胞中形成RIF1病灶。放射后1小时(5 Gy)RIF1病灶的代表性图像,通过免疫荧光染色显示在顶部。使用Cell Profiler和KNIME软件从三个独立的实验中对对照细胞(Ctrl)和层粘连B1过度表达细胞中的RIF1病灶进行计数(底部)(C类)仅用53BP1-GFP表达载体(Ctrl)或53BP1-GFP表达载体和Ds-Red层粘连蛋白B1表达载体(LMNB1)转染U2OS细胞后,激光微照射后53BP1的招募动力学。用405-nm激光对细胞进行微照射,并在75分钟内收集图像,以跟踪53BP1的招募(上图)。然后使用NIS-Elements软件(底部)测量断裂处的GFP强度。这些值对应于三个独立的实验。红线:照射区域;白线:比例尺。未付款t吨测试P(P)值*P(P)< 0.05; ***P(P)< 0.0001. 误差条,SEM。比例尺,10μm。
图4
图4。53BP1与层粘连蛋白B1相互作用。
(A类)内源性层粘连蛋白B1和53BP1的免疫共沉淀。在(−)或(+)苯甲酸酶处理之前或之后,将来自细胞裂解物的蛋白质与兔抗层粘连蛋白B1或IgG抗体进行免疫沉淀,作为对照。用小鼠抗53BP1抗体和兔抗层粘连蛋白B1抗体显示共免疫沉淀蛋白。在四个独立的实验中证实了层粘连蛋白B1和53BP1的协同免疫沉淀。(B类)内源性53BP1和层粘连蛋白B1之间的原位相互作用。用对照siRNA(siCtrl)、针对层粘连蛋白B1 mRNA的siRNA特异性(siLMNB1)或针对53BP1 mRNA的特异性(si53BP1,)转染细胞,并使用抗53BP1和层粘连肽B1抗体对其进行PLA处理。内源性53BP1和层粘连蛋白B1之间的原位相互作用示例显示为红色荧光点(左)。显示了每个细胞核的PLA点的量化(n个>每种情况分析100个核)(右)。(C类)层粘连蛋白B1过度表达后53BP1和层粘连B1蛋白之间的原位相互作用。用空载体(Ctrl)或层粘连蛋白B1表达载体(LMNB1)转染的细胞用抗53BP1和层粘连肽B1抗体进行PLA处理。53BP1和层粘连蛋白B1之间的原位相互作用示例显示为红色荧光点(左)。显示了每个细胞核的PLA点的量化(n个>每种情况分析400个核)(右)。(D类)53BP1和层粘连蛋白B1相互作用的原位定位。用空载体(Ctrl)或层粘连蛋白B1表达载体(LMNB1)转染的细胞用抗53BP1和层粘连肽B1抗体进行PLA处理。在三到四个独立实验中,计算核膜或细胞核内部的PLA点,并以每细胞总PLA点的百分比表示。与内源性水平相比,拉明B1过度表达水平可分为三类:1至2倍、2至5倍或5至10倍(强度类别分别为1至2、2至五或5至十)。误差条,SEM。比例尺,10μm。未付款t吨测试P(P)值*P(P)< 0.05; ***P(P)< 0.0001. ns,不显著。
图5
图5。53BP1–层粘连B1相互作用在照射后分离。
(A类)DNA损伤后层粘连蛋白B1–53BP1相互作用的命运。来自三个独立实验的照射(2Gy)后内源性相互作用的PLA动力学的量化(左)。三个独立实验(右图)对照射后(2 Gy)层粘连蛋白B1过度表达的PLA动力学进行量化。(B类)ATM活性抑制对IR诱导DNA损伤后53BP1–Lamin B1解离的影响。用ATM抑制剂(ATMi,+)或载体(−)处理的细胞裂解液中的蛋白质在照射前(NIR)或照射后1小时(2 Gy)用兔抗层粘连蛋白B1或IgG抗体进行免疫沉淀,作为DNAse处理的对照。用小鼠抗53BP1抗体和兔抗层粘连蛋白B1抗体(左)通过Western blot显示共免疫沉淀蛋白,并通过四个独立实验(右)进行量化。(C类)53BP1 N末端磷酸化对IR后层粘连蛋白B1和53BP1分离的影响。53BP1敲除细胞转染WT 53BP1载体(53BP1 WT)或28A突变53BP1质粒(53BP128A)后,在照射前(NIR)或照射后1小时(2 Gy)用抗53BP1和层粘连素B1抗体接受PLA。53BP1结构体和层粘连蛋白B1之间的原位相互作用示例,显示为红色荧光点(左)。图中显示了三个独立实验中每个核的PLA点的量化(右)。对于(B)和(C),照射后层粘连蛋白B1–53BP1结合的百分比归一化为相应的未照射条件。误差条,SEM。比例尺,10μm。未付款t吨测试P(P)值**P(P)< 0.005; ***P(P)< 0.0001.
图6
图6。53BP1直接与层粘连蛋白B1相互作用。
(A类)用于相互作用研究的GST-tagged 53BP1构建物方案(左)和纯化重组蛋白(GST-53BP1 N末端、GST-53BP 1 IRIF、GST-53 BP1 C末端、GST)的考马斯染色样品(中)。GST下拉实验检测到53BP1的层蛋白B1和IRIF结构域之间的相互作用。用GST或GST-53BP1片段孵育全长层粘连蛋白B1。用10%SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)分离形成的蛋白质复合物,并用抗层粘连蛋白B1抗体进行Western blot分析。左车道对应于这些下拉实验中使用的100 ng纯化全长层粘连蛋白B1(右)。(B类)来自用HA-53BP1 IRIF转染的SV40成纤维细胞的53BP1 IRIF和内源性层粘连蛋白B1的共免疫沉淀。顶部:用兔抗层粘连蛋白B1或IgG抗体作为对照对细胞裂解物中的蛋白质进行免疫沉淀,并用小鼠抗HA和兔抗层粘连蛋白B1抗体进行免疫印迹。底部:将细胞裂解物中的蛋白质与鼠抗HA或IgG抗体进行免疫沉淀,并用鼠抗HA和兔抗层粘连B1抗体进行免疫印迹。顶部和底部面板加载相同的输入(用于共免疫沉淀的相同提取物)。(C类)HA-IRIF 53BP1和层粘连蛋白B1之间具有代表性的PLA,阴性对照使用两种抗体中的任何一种。比例尺,10μm。(D类)内源性层粘连B1和53BP1构建物之间的HA标记53BP1构造物(左)和PLA的方案(右)。用表达不同HA-53BP1结构域的载体转染的细胞在48小时后固定。然后使用针对层粘连蛋白B1和HA的抗体执行PLA。未付款t吨测试值***P(P)< 0.0001. 抗体。
图7
图7。层粘连蛋白B1与53BP1相互作用域的鉴定。
(A类)用于GST下拉实验的层粘连蛋白B1构建方案(左)和用于相互作用研究的纯化重组蛋白考马斯染色样品(右)。(B类)GST下拉实验检测到拉明B1的头部线圈1结构域与53BP1的IRIF结构域之间的相互作用。IRIF 53BP1与GST或GST-层粘连B1结构在苯甲酸酶存在下孵育,形成的蛋白复合物用10%SDS-PAGE分离,并用抗53BP1抗体进行Western blot分析。左车道对应于这些下拉实验中使用的100 ng纯化IRIF 53BP1。星号对应于非特异性捕获GST-Coil2抗体。(C类)内源性53BP1和Flag–lamin B1构建物之间的PLA:在五个独立实验中,使用Cell Profiler和KNIME软件计算Flag表达细胞中的PLA点。单因素方差分析(ANOVA)检验:*P(P)< 0.05 (D类)拉明B1和内源性53BP1的旗头线圈1结构域的免疫共沉淀。将转染Flag–Lamin B1结构的SV40-成纤维细胞的细胞裂解产物中的蛋白质用兔抗Flag标签或IgG抗体进行免疫沉淀,并用小鼠抗53BP1和兔抗Flug标签抗体进行免疫印迹(左)。三个独立实验的量化(右)。未付款t吨测试值**P(P)< 0.005. 误差线,SEM。
图8
图8。层粘连蛋白B1–53BP1相互作用是层粘连素B1过度表达后观察到的53BP1募集缺陷的关键。
(A类)照射后30分钟(2 Gy),层粘连蛋白B1相互作用域对辐射诱导的53BP1病灶的影响。使用ImageJ软件对Flag-expressing细胞中的53BP1病灶进行计数,并根据四个独立实验中细胞核(右侧)的Flag-eexpression水平将每个细胞核的病灶划分为三类。单向方差分析测试:*P(P)< 0.05. (B类)层粘连B1相互作用域表达后持续γH2AX病灶动力学分析。使用ImageJ软件计算Flag-expressing细胞中的γH2AX病灶,并绘制类似Flag-eexpression水平的细胞图。直方图显示了三到四个独立实验中辐射诱导病灶在照射后持续3小时(0.5 Gy)的百分比。(C类)在细胞收获前24小时,在基础条件(NI)或照射(2 Gy)下,对表达细胞或对照细胞的Flag–Lamin B1结构制备的中期扩散进行染色体畸变评分。柱状图显示每个中期的平均染色单体断裂数(n个=199至425)。P(P)与匹配的NIR或IR“空向量”数据集相比,该条以上的值。(D类)层粘连蛋白B1控制53BP1募集的模型。在未受挑战的细胞中,53BP1通过其最小病灶形成区域(包括Tudor域和UDR域)与层粘连蛋白B1相互作用。我们的数据表明,在DNA损伤时,这些蛋白质之间发生ATM活性依赖性解离,从而使53BP1能够被募集到受损的染色质中。然而,在层粘连蛋白B1过度表达的情况下,53BP1被隔离,其向受损染色质的募集被阻止。对于(B)和(C),未配对t吨测试P(P)值*P(P)< 0.05; **P(P)< 0.005; ***P(P)< 0.0001. 误差线,SEM。

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