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ATM和ATR通过DNA损伤反应途径之间的串扰激活。 (英语) Zbl 1460.92066号

总结:细胞对损伤失去自我调节能力是癌症的标志。当细胞受到损伤时,调控途径会评估损伤的严重程度,并促进修复、细胞周期阻滞或凋亡。如果这一决策过程是基于细胞中损伤的总量,那么它将是显著的,但由于损伤检测路径在促进促凋亡因子的速率和强度上有所不同,因此细胞的真正挑战是协调不同的信号。修复途径之间的串扰、促凋亡信号激酶之间的串话以及损伤副产物诱导的信号使该过程进一步复杂化。细胞对伽马和紫外线辐射的反应清楚地说明了这一概念。虽然这些形式的辐射产生与两种不同的促凋亡信号激酶ATM和ATR相关的损伤,但最近的实验表明,ATM和ATMR对这两种形式的辐射都有反应。为了模拟γ和紫外线辐射诱导的促凋亡信号,我们构建了一个数学模型,其中包括ATM和ATR信号通路之间的三种串扰模式:ATM/ATR和修复蛋白之间的正反馈,ATM和ATMR相互上调,以及复制应激或修复引起的损伤拓扑结构变化。我们对模型进行了校准,以符合21项关于ATM和ATR串扰的实验主张。我们通过添加或删除特定进程来更改模型,然后通过记录声称更改后的模型违反的内容来检查每个进程对ATM/ATR串扰的影响。这不仅是ATM/ATR串扰的第一个数学模型,而且为将促凋亡信号作为一种整体努力而不是将其归因于一个单一的显性激酶提供了有力的论据。

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92立方37 细胞生物学
92立方厘米 系统生物学、网络
92D10型 遗传学和表观遗传学
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参考文献:

[1] Adamowicz,M.,《与ATM分手》,《免疫学杂志》,2018年第2期,第1期,第26期·doi:10.29245/2578-3009/2018/1.1108
[2] Adimoolam,S。;Ford,JM,p53和核苷酸切除修复过程中DNA损伤识别的调节,DNA修复,2,9,947-954(2003)·doi:10.1016/S1568-7864(03)00087-9
[3] 奥克莱,Y。;罗杰特,R。;Drobetsky,EA,ATR激酶作为细胞周期S期核苷酸切除修复的主要调节因子,细胞周期,8,121865-1871(2009)·doi:10.4161/cc.8.12.8800
[4] 阿瓦西,P。;Foiani,M。;Kumar,A.,ATM和ATR信令一览,《细胞科学杂志》,128,23,4255-4262(2015)·doi:10.1242/jcs.169730
[5] Bakkenist,CJ;Kastan,MB,DNA损伤通过分子间自磷酸化和二聚体解离激活ATM,《自然》,421,6922,499-506(2003)·doi:10.1038/nature01368
[6] Bartek,J。;卢卡斯,C。;Lukas,J.,《S期DNA损伤检查》,《Nat Rev Mol Cell Biol》,第5、10、792页(2004年)·数字对象标识代码:10.1038/nrm1493
[7] Batchelor,E。;模拟,CS;Bhan,I。;Loewer,A。;Lahav,G.,《复发启动:DNA损伤引起p53脉冲的机制》,分子细胞,30,3,277-289(2008)·doi:10.1016/j.molcel.2008.03.016
[8] Batchelor,E。;Loewer,A。;模拟,C。;Lahav,G.,单个细胞中p53的刺激依赖动力学,分子系统生物学,7,1,488(2011)·doi:10.1038/msb2011.20年
[9] 布森,R。;Boisvert,JL;Benes,CH;Zou,L.,ATR、DNA-PK和Chk1在对抗S期复制应激中的独特但协调的作用,Mol Cell,59,6,1011-1024(2015)·doi:10.1016/j.molcel.2015.07.029
[10] Burrows,AE公司;SJ Elledge,《ATR如何开启:TopBP1与ATR一起开启ATRIP》,《基因开发》,22、11、1416-1421(2008)·数字对象标识代码:10.1101/gad.1685108
[11] 辛普里奇,KA;Cortez,D.,ATR:基因组完整性的重要调节器,Nat Rev Mol Cell Biol,9,8,616(2008)·doi:10.1038/nrm2450
[12] 华盛顿州克利比;路易斯,KA;KK礼来公司;Kaufmann,SH,S期和G2期由拓扑异构酶I毒物诱导的阻滞依赖于ATR激酶功能,生物化学杂志,277,1599-1606(2002)·doi:10.1074/jbc。106287200南非兰特
[13] Cuadrado,M。;Martinez-Paster,B。;Murga,M。;托莱多,LI;Gutierrez-Martinez,P。;Lopez,E。;Fernandez-Capetillo,O.,ATM调节ATR染色质负载以响应DNA双链断裂,《实验医学杂志》,203,2297-303(2006)·doi:10.1084/jem.20051923
[14] DiBiase,SJ;曾,ZC;陈,R。;Hyslop,T。;库伦,WJ;Iliakis,G.,DNA-依赖性蛋白激酶刺激一个独立活跃的非同源末端连接装置,《癌症研究》,60,5,1245-1253(2000)
[15] A.杜普雷。;Boyer-Chatenet,L。;Gautier,J.,DNA和Mre11-Rad50-Nbs1复合物对ATM的两步激活,Nat Struct Mol Biol,13,5,451(2006)·doi:10.1038/nsmb1090
[16] 埃利亚什,J。;迪米特里奥,L。;Clairambault,J。;Natalini,R.,《单细胞中p53的动力学:基于生理学的ODE和反应扩散PDE模型》,《物理生物学》,11,4,045001(2014)·doi:10.1088/1478-3975/11/4/045001
[17] Gamper,上午;Rofougaran,R。;南卡罗来纳州沃特金斯;格林伯格,JS;JH公司Beumer;Bakkenist,CJ,G1期ATR激酶激活促进电离辐射诱导DNA损伤的修复,Nucl Acids Res,41,22,10334-10344(2013)·doi:10.1093/nar/gkt833
[18] 甘农,HS;沃达,文学学士;Jones,SN,Mdm2 Ser394的ATM磷酸化调节小鼠DNA损伤反应的幅度和持续时间,《癌症细胞》,21,5,668-679(2012)·doi:10.1016/j.ccr.2012.04.011
[19] 马萨诸塞州汉南;Hellani,A。;Al-Khoial,FM;Kunhi先生。;Siddiqui,Y。;Al-Yussef,N。;Pangue-Cruz,N。;Siewertsen,M。;Al-Ahdal,明尼苏达州;Aboussekhra,A.,ATM基因受损的人类皮肤成纤维细胞中紫外线诱导的DNA损伤修复不足,致癌,23,10,1617-1624(2002)·doi:10.1093/carcin/23.10.1617
[20] JW哈珀;SJ Elledge,《DNA损伤反应:十年后》,Mol Cell,28,5,739-745(2007)·doi:10.1016/j.molcel.2007.11.015
[21] Ho,B。;Baryshnikova,A。;Brown,GW,统一蛋白质丰度数据集产生定量酿酒酵母蛋白质组,细胞系统,6,2,192-205(2018)·doi:10.1016/j.cels.2017.12.004
[22] 伊利亚基斯,G。;Wang,H。;Perrault,A。;Boecker,W。;罗西迪,B。;Windhofer,F。;吴,W。;关,J。;Terzoudi,G。;Pantelias,G.,DNA双链断裂修复和染色体畸变形成的机制,细胞遗传学基因组研究,104,1-4,14-20(2004)·数字对象标识代码:10.1159/000077461
[23] Jackson,SP,传感和修复DNA双链断裂,致癌,23,5,687-496(2002)·doi:10.1093/carcin/23.5.687
[24] Jazayeri,A。;福尔克,J。;卢卡斯,C。;巴特克,J。;GC史密斯;卢卡斯,J。;Jackson,SP,ATM和ATR对DNA双链断裂的细胞周期依赖性调节,《国家细胞生物学》,8,1,37(2006)·doi:10.1038/ncb1337
[25] Kodama,M。;Otsubo,C。;Hirota,T。;横田,J。;Enari,M。;Taya,Y.,无Ser/Thr-Gln序列的Ser46对ATM快速磷酸化p53的要求,Mol Cell Biol,30,71620-1633(2010)·doi:10.1128/MCB.00810-09
[26] 安大略省库肖特;Fugger,K。;霍夫曼,S。;拉森,BD;Menzel,T。;萨托里,AA;Sörensen,CS,CtIP依赖性DNA切除是维持DNA损伤检查点而非启动所必需的,《细胞生物学杂志》,197,7869-876(2012)·doi:10.1083/jcb.201111065
[27] 库尔茨,欧盟;道格拉斯,P。;Lees-Miller,SP,阿霉素通过产生活性氧物种部分激活多个下游靶点的ATM依赖性磷酸化,生物化学杂志,279,51,53272-53281(2004)·doi:10.1074/jbc。M406879200型
[28] 拉文,M。;科兹洛夫,S。;加泰,M。;Kijas,A.,MRN复合物所有三个成员的ATM依赖性磷酸化:从传感器到适配器,生物分子,5,4,2877-2902(2015)·doi:10.3390/biom5042877
[29] Lee,JH;Paull,TT,DNA双链通过Mre11-Rad50-Nbs1复合物激活ATM,科学,308,5721,551-554(2005)·doi:10.1126/science.1108297
[30] Li,Z。;镍,M。;李,J。;Zhang,Y。;欧阳(Q.Ouyang)。;Tang,C.,p53网络的决策:整合导致的死亡,Theor Biol杂志,271,1205-211(2011)·Zbl 1405.92105号 ·doi:10.1016/j.jtbi.2010.11.041
[31] 刘,L。;Choi,JH;Yim,H。;Choi,JS公司;公园,BD;赵,SJ;Lee,SK,ATR(AT突变Rad3相关)活性在羟基脲诱导HeLa细胞S期阻滞期间稳定Cdc6并延迟G2/M期进入,国际生物化学细胞生物学杂志,41,6,1410-1420(2009)·doi:10.1016/j.bicel.2008.12.014
[32] Loewer,A。;Karanam,K。;模拟,C。;Lahav,G.,单个细胞中的p53反应与DNA断裂数量呈线性相关,无明显阈值,BMC Biol,11,1,1(2013)·doi:10.1186/1741-7007-11-114
[33] 马,L。;瓦格纳,J。;赖斯,J。;胡,W。;AJ莱文;佐治亚州斯托洛维茨基,《p53对DNA损伤的数字响应的合理模型》,美国国家科学院院刊,102,40,14266-14271(2005)·doi:10.1073/pnas.0501352102
[34] 松冈,S。;巴利夫,BA;Smogorzewska,A。;麦克唐纳,ER;KE Hurov;罗,J。;行政长官巴卡拉斯基;赵,Z。;北卡罗来纳州索利米尼。;Lerenthal,Y.,ATM和ATR底物分析揭示了广泛的蛋白质网络对DNA损伤的反应,《科学》,316,5828,1160-1166(2007)·doi:10.1126/science.1140321
[35] 梅尔特伦,RA;Botchway,西南;沃顿,CW;Hirst,GJ,通过三光子近红外吸收对细胞DNA中紫外线光产物的纳米级空间诱导,EMBO Rep,4,12,1144-1149(2003)·doi:10.1038/sj.embor.7400028
[36] Mladenov,E。;范,X。;杜埃娃(Dueva,R.)。;Soni,A。;Iliakis,G.,ATM、ATR和DNA-PKcs在G2期检查点控制和切除中的辐射依赖性功能协同,科学代表,9,1,8255(2019)·doi:10.1038/s41598-019-44771-6
[37] 姆拉德诺夫,E。;范,X。;Paul-Konietzko,K。;Soni,A。;Iliakis,G.,DNA-PKcs和ATM在S期受照细胞中抑制DNA末端切除和ATR-依赖性G2-检查点的过度激活,Sci Rep,9,1,1-16(2019)
[38] 迈尔斯,JS;Cortez,D.,电离辐射对ATR的快速激活需要ATM和Mre11,《生物化学杂志》,281,14336-93350(2006)·doi:10.1074/jbc。M513265200型
[39] 帕布拉,N。;黄,S。;Mi,QS;丹尼尔·R。;Dong,Z.,顺铂诱导凋亡过程中p53激活和DNA损伤反应中的ATR-Chk2信号,生物化学杂志,283,10,6572-6583(2008)·doi:10.1074/jbc。M707568200型
[40] 雷,A。;Milum,K。;Battu,A。;瓦尼,G。;Wani、AA、NER起始因子、DDB2和XPC通过向DNA损伤部位招募ATR和ATM激酶来调节紫外线辐射反应,DNA修复,12,4,273-283(2013)·doi:10.1016/j.dnarep.2013.01.003
[41] 雷,A。;布莱文斯,C。;瓦尼,G。;Wani、AA、ATR-和ATM-介导的DNA损伤反应依赖于G1期的切除修复组装,但不依赖于细胞周期S期,PLoS One,11,7,e0159344(2016)·doi:10.1371/journal.pone.0159344
[42] 莱因哈特,HC;阿斯拉尼安,AS;Lees,JA;Yaffe,MB,p53缺陷细胞依赖ATM和ATR介导的通过p38MAPK/MK2通路的检查点信号在DNA损伤后存活,《癌症细胞》,11,2,175-189(2007)·doi:10.1016/j.ccr.2006.11.024
[43] 雷诺,P。;JA安德森;哈珀,合资公司;马萨诸塞州希尔;Botchway,西南;帕克,AW;O'neill,P.,电离辐射诱导DSB处Ku70/80和DNA-PKcs的动力学取决于损伤的复杂性,Nucl Acids Res,40,21,10821-10831(2012)·doi:10.1093/nar/gks879
[44] Shechter,D。;科斯坦佐,V。;Gautier,J.,ATR对DNA复制的调节:对DNA中间产物的信号反应,DNA修复,3,8-9,901-908(2004)·doi:10.1016/j.dnarep.2004.03.020
[45] Shiotani,B。;邹,L.,《单牌DNA在DNA断裂时协调ATM到ATR的切换》,Mol Cell,33,5,547-558(2009)·doi:10.1016/j.molcel.2009.01.024
[46] Stiff,T。;南非沃克;Cerosaletti,K。;Goodarzi,AA;彼得曼,E。;Concannon,P。;奥德里斯科尔,M。;Jeggo,PA,ATR依赖性磷酸化和ATM激活对紫外线处理或复制叉停滞的响应,EMBO J,25,24,5775-5782(2006)·doi:10.1038/sj.emboj.7601446
[47] Thorn,CF;Oshiro,C。;马什,S。;Hernandez-Boussard,T。;McLeod,H。;Klein,TE;Altman,RB,《阿霉素途径:药效学和不良反应》,《药物基因》,21,7,440(2011)·doi:10.1097/FPC.0b013e32833ffb56
[48] Tomimatsu,N。;穆克吉,B。;缅甸,S.,ATR和DNA-PKcs在触发ATM缺陷细胞DNA损伤反应中的不同作用,EMBO Rep,10,6,629-635(2009)·doi:10.1038/embor.2009.60
[49] 乌克兰国家安全局-卡萨马兹。;上午Makhov;Griffith,JD;Sancar,A.,ATR蛋白与紫外线损伤DNA的优先结合,国家科学院学报,99,10,6673-6678(2002)·doi:10.1073/pnas.102167799
[50] van den Bosch,M。;RT布里;Lowndes,NF,MRN复合体:协调和调节对断裂染色体的反应,EMBO Rep,4,9,844-849(2003)·doi:10.1038/sj.embor.embor925
[51] 弗鲁,MG;Pines,A。;Overmeer,RM;Hanada,K。;Mullenders,LH,UV诱导的光解通过核苷酸切除修复依赖性和非依赖性途径在非循环细胞中引发ATR激酶依赖性信号传导,J Cell Sci,124,33435-446(2011)·doi:10.1242/jcs.075325
[52] 王,D。;伊拉斯兰,B。;威兰,T。;Hallström,B。;霍普夫,T。;佐尔格,DP;Zecha,J。;Asplund,A。;李,L。;Meng,C.,29个健康人体组织的深层蛋白质组和转录组丰度图谱,分子系统生物学,15,2,e8503(2019)·doi:10.15252/msb.20188503
[53] Ward JF(1988),哺乳动物细胞电离辐射产生的DNA损伤:特性、形成机制和可修复性。摘自:核酸研究和分子生物学进展,第35卷。Elsevier,第95-125页
[54] Ward,J.,《DNA损伤的复杂性:与生物后果的相关性》,《国际放射生物学杂志》,66,5,427-432(1994)·doi:10.1080/05953009414551401
[55] 病房,IM;Minn,K。;Chen,J.,紫外线诱导的共济失调-扩张突变和Rad3-相关(ATR)激活需要复制应激,生物化学杂志,279,11,9677-9680(2004)·doi:10.1074/jbc。C300554200
[56] Weinberg,R.,《癌症生物学》(2013),纽约:加兰科学出版社,纽约·doi:10.1201/9780429258794
[57] Yoo,HY;熊井,A。;舍甫琴科,A。;舍甫琴科,A。;Dunphy,WG,共济失调-毛细血管扩张症突变(ATM)依赖性激活ATR通过ATM磷酸化TopBP1发生,生物化学杂志,282,24,17501-17506(2007)·doi:10.1074/jbc。M701770200型
[58] 张,XP;刘,F。;郑,Z。;Wang,W.,《p53脉冲介导的细胞命运决定》,国家科学院学报,106,30,12245-12250(2009)·doi:10.1073/pnas.0813088106
[59] 张,XP;刘,F。;Wang,W.,Mdm2和HIPK2在DNA损伤反应中的相互作用,J R Soc Interface,11,96,20140319(2014)·doi:10.1098/rsif.2014.0319
[60] 邹,L。;SJ Elledge,通过ATRIP识别RPA-ssDNA复合物感知DNA损伤,《科学》,300,5625,1542-1548(2003)·doi:10.1126/science.1083430
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