Хеликаза синдрома Вернера

WRN
Доступные структуры ПДБ Поиск ортологов: PDBe RCSB показывать Список идентификационных кодов PDB 2AXL, 2DGZ, 2E1E, 2E1F, 2FBT, 2FBV, 2FBX, 2FBY, 2FC0, 3AAF
Идентификаторы
Псевдонимы	WRN , RECQ3, RECQL2, RECQL3, синдром Вернера RecQ-подобная геликаза, WRN RecQ-подобная геликаза
Внешние идентификаторы	Опустить : 604611 ; МГИ : 109635 ; Гомологен : 6659 ; GeneCards : WRN ; ОМА : WRN – ортологи
Номер ЕС	3.1.-.-
показывать Местоположение гена ( человек ) Chr. Chromosome 8 (human) Band 8p12 Start 31,033,788 bp End 31,176,138 bp
показывать Местоположение гена ( Мышь ) Chr. Chromosome 8 (mouse) Band 8 A3|8 20.3 cM Start 33,724,412 bp End 33,875,555 bp
показывать экспрессии РНК Характер Bgee Human Mouse (ortholog) Top expressed in Achilles tendon sperm testicle epithelium of colon gonad gastric mucosa secondary oocyte body of uterus sural nerve ventricular zone Top expressed in tail of embryo zygote spermatid secondary oocyte granulocyte fetal liver hematopoietic progenitor cell spermatocyte lumbar spinal ganglion cumulus cell genital tubercle More reference expression data BioGPS More reference expression data
показывать Генная онтология Molecular function DNA binding nucleotide binding manganese ion binding protein homodimerization activity helicase activity DNA helicase activity bubble DNA binding chromatin binding metal ion binding G-quadruplex DNA binding ATPase activity protein binding catalytic activity 3'-5' exonuclease activity Y-form DNA binding nucleic acid binding nuclease activity 3'-5' DNA helicase activity four-way junction helicase activity ATP binding magnesium ion binding hydrolase activity exonuclease activity telomeric D-loop binding 3'-flap-structured DNA binding four-way junction DNA binding forked DNA-dependent helicase activity telomeric G-quadruplex DNA binding 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine DNA binding protein-containing complex binding MutLalpha complex binding Cellular component centrosome intracellular anatomical structure nucleoplasm nucleolus neuron projection MutLalpha complex nucleus cytoplasm nuclear speck telomere replication fork DNA replication factor A complex chromosome site of double-strand break Biological process regulation of apoptotic process positive regulation of hydrolase activity DNA recombination cellular response to starvation DNA metabolic process human ageing response to oxidative stress cellular response to DNA damage stimulus regulation of growth rate brain development cell metabolism cellular response to gamma radiation replication fork processing multicellular organism aging metabolism nucleobase-containing compound metabolic process response to UV-C base-excision repair double-strand break repair DNA repair nucleic acid phosphodiester bond hydrolysis double-strand break repair via homologous recombination DNA duplex unwinding DNA replication telomeric D-loop disassembly t-circle formation positive regulation of strand invasion telomere maintenance G-quadruplex DNA unwinding protein localization to nucleolus DNA synthesis involved in DNA repair determination of adult lifespan regulation of signal transduction by p53 class mediator DNA unwinding involved in DNA replication Sources:Amigo / QuickGO
скрывать Ортологи Разновидность Человек Мышь Входить 7486 22427 Вместе ENSG00000165392 ENSMUSG00000031583 ЮниПрот Q14191 O09053 RefSeq (мРНК) НМ_000553 НМ_001122822 НМ_011721 RefSeq (белок) НП_000544 НП_001116294 НП_035851 Местоположение (UCSC) Чр 8: 31.03 – 31,18 Мб Chr 8: 33,72 – 33,88 Мб в PubMed Поиск
Викиданные
Просмотр/редактирование человека Просмотр/редактирование мыши

Синдром Вернера АТФ-зависимая геликаза , также известная как ДНК-геликаза, RecQ-подобный тип 3 , представляет собой фермент , который у человека кодируется WRN геном . WRN является членом семейства RecQ Helicase . Ферменты хеликазы обычно раскручивают и разделяют двухцепочечную ДНК . Эти действия необходимы до того, как ДНК сможет быть скопирована при подготовке к делению клеток ( репликация ДНК ). Ферменты хеликазы также имеют решающее значение для создания проекта гена для производства белка — процесса, называемого транскрипцией . Дальнейшие данные свидетельствуют о том, что белок Вернера играет решающую роль в восстановлении ДНК . В целом этот белок помогает поддерживать структуру и целостность ДНК человека.

Ген WRN расположен на коротком (p) плече хромосомы 8 между положениями 12 и 11,2, от пары оснований 31 010 319 до пары оснований 31 150 818.

Структура и функции

WRN является членом семейства RecQ Helicase . Это единственная геликаза RecQ, которая содержит экзонуклеазную активность от 3' до 5'. Эта экзонуклеазная активность включает деградацию утопленных 3'-концов и инициацию деградации ДНК из-за разрыва в дцДНК. WRN важен для восстановления двухцепочечных разрывов путем гомологичной рекомбинации. или негомологическое соединение концов , восстановление одиночных нуклеотидных повреждений путем эксцизионной репарации оснований , и эффективен при восстановлении после остановки репликации. WRN также может быть важен для поддержания и репликации теломер, особенно репликации G-богатых последовательностей.

WRN представляет собой олигомер , который может действовать как мономер при раскручивании ДНК, но как димер в растворе или как тетрамер при образовании комплекса с ДНК, а также наблюдался в гексамерных формах. Диффузия WRN была измерена как 1,62. ${\tfrac {\mathrm {\mu m} ^{2}}{\mathrm {s} }}$ в нуклеоплазме и 0,12 $\textstyle {\tfrac {\mathrm {\mu m} ^{2}}{\mathrm {s} }}$ у ядрышек. Ортологи WRN были обнаружены у ряда других организмов, включая Drosophila , Xenopus и C. elegans . WRN важен для стабильности генома, а клетки с мутациями WRN более восприимчивы к повреждениям ДНК и разрывам ДНК.

Аминоконец , WRN участвует как в активности геликазы так и в активности нуклеазы , тогда как карбоксильный конец взаимодействует с р53 , важным супрессором опухоли. WRN может действовать как экзонуклеаза при репарации, рекомбинации или репликации ДНК, а также при разрешении вторичных структур ДНК. Он участвует в миграции ветвей в соединениях Холлидея и взаимодействует с другими промежуточными продуктами репликации ДНК. мРНК, кодирующая WRN, была идентифицирована в большинстве тканей человека.

Посттрансляционная модификация

Фосфорилирование WRN по серину/треонину ингибирует активность геликазы и экзонуклеазы, которые важны для пострепликационной репарации ДНК. Дефосфорилирование этих сайтов усиливает каталитическую активность WRN. Фосфорилирование может влиять на другие посттрансляционные модификации, включая сумойилирование и ацетилирование.

Метилирование WRN приводит к отключению гена. Это подавляет выработку белка WRN и его функции в репарации ДНК.

Клиническое значение

Синдром Вернера вызван мутациями в гене WRN . Известно, что более 20 мутаций в гене WRN вызывают синдром Вернера. Многие из этих мутаций приводят к аномально укороченному белку Вернера. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что измененный белок не транспортируется в ядро ​​клетки , где он обычно взаимодействует с ДНК. Этот укороченный белок также может расщепляться слишком быстро, что приводит к потере белка Вернера в клетке. Без нормального белка Вернера в ядре клетки не могут выполнять задачи репликации, репарации и транскрипции ДНК. Исследователи все еще выясняют, как эти мутации вызывают преждевременное старение, наблюдаемое при синдроме Вернера.

Роль в путях восстановления ДНК

Гомологичная рекомбинационная репарация

WRN активен в гомологичной рекомбинации . Клетки, дефектные по гену WRN , имеют 23-кратное снижение спонтанной митотической рекомбинации с особенным дефицитом событий конверсионного типа. Дефектные WRN клетки при воздействии рентгеновских лучей имеют больше хромосомных разрывов и микроядер, чем клетки с WRN дикого типа. Клетки, дефектные по гену WRN , не более чувствительны, чем клетки дикого типа, к гамма-облучению, УФ-свету, 4–6 циклобутанпиримидинам или митомицину С, но чувствительны к ингибиторам топоизомеразы I и II типов. Эти данные позволяют предположить, что белок WRN принимает участие в гомологичной рекомбинационной репарации и в обработке остановившихся репликационных вилок.

негомологичное соединение концов

WRN играет важную роль в репарации ДНК негомологичного соединения концов (NHEJ). Как показали Шаманна и др., WRN рекрутируется в двухцепочечные разрывы (DSB) и участвует в NHEJ, выполняя ферментативные и неферментативные функции. В DSB в сочетании с Ku (белком) он способствует стандартному или каноническому NHEJ (c-NHEJ), восстанавливая двухцепочечные разрывы в ДНК своими ферментативными функциями и с достаточной степенью точности. WRN ингибирует альтернативную форму NHEJ, называемую alt-NHEJ или микрогомологическое соединение концов (MMEJ). MMEJ — это неточный способ восстановления двухцепочечных разрывов.

Базовый иссеченный ремонт

WRN играет роль в эксцизионной репарации оснований (BER) ДНК. Как показали Дас и др., WRN взаимодействует с NEIL1 на раннем этапе BER по обнаружению повреждений. WRN стимулирует NEIL1 при удалении окислительных поражений. NEIL1 представляет собой ДНК-гликозилазу , которая инициирует первый этап BER путем расщепления оснований, поврежденных активными формами кислорода (АФК), и создания разрыва цепи ДНК посредством связанной с NEIL1 лиазной активности. NEIL1 распознает (нацеливается) и удаляет определенные ROS- поврежденные основания, а затем разрезает абазический сайт путем β,δ-элиминирования, оставляя 3'- и 5'-фосфатные концы. NEIL1 распознает окисленные пиримидины , формамидопиримидины, остатки тимина , окисленные по метильной группе, и оба стереоизомера тимингликоля .

WRN также участвует в BER посредством взаимодействия с Polλ . WRN связывается с каталитическим доменом Polλ и специфически стимулирует заполнение пробелов в ДНК с помощью Polλ над 8-оксо-G с последующим синтезом замещения цепи. Это позволяет WRN стимулировать синтез репарации ДНК с длинными участками с помощью Polλ во время MUTYH -инициируемой репарации неправильных пар 8-оксо-G:A.

Восстановление после остановки репликации

WRN также участвует в восстановлении после остановки репликации. Если WRN дефектен, остановка репликации приводит к накоплению DSB и усилению фрагментации хромосом. Как показали Пикьерри и др., WRN взаимодействует с комплексом RAD9 - RAD1 - HUS1 (9.1.1), одним из центральных факторов контрольной точки репликации. Это взаимодействие опосредовано связыванием субъединицы RAD1 с N-концевой областью WRN и играет важную роль в релокализации WRN в ядерные очаги и его фосфорилировании в ответ на арест репликации. (При отсутствии повреждения ДНК или остановки репликационной вилки белок WRN остается локализованным в ядрышках. ) Взаимодействие WRN с комплексом 9.1.1 приводит к предотвращению образования DSB на остановившихся репликационных вилках.

Роль в апоптозе

Белок p53 и хеликаза WRN участвуют в прямом белок-белковом взаимодействии. Повышенные клеточные уровни WRN вызывают повышение клеточных уровней p53, а также потенцируют p53-опосредованный апоптоз . Это открытие предполагает, что WRN-хеликаза участвует в активации р53 в ответ на определенные типы повреждений ДНК . p53-опосредованный апоптоз ослаблен в клетках пациентов с синдромом Вернера.

И восстановление повреждений ДНК , и апоптоз являются ферментативными процессами, необходимыми для поддержания целостности генома человека . Клетки с недостаточной репарацией ДНК имеют тенденцию накапливать повреждения ДНК, а когда такие клетки также имеют дефекты апоптоза, они имеют тенденцию выживать, даже если присутствуют чрезмерные повреждения ДНК. Репликация ДНК в таких дефектных клетках имеет тенденцию приводить к мутациям , а такие мутации могут вызывать рак. Таким образом, геликаза синдрома Вернера, по-видимому, выполняет две роли, связанные с профилактикой рака: первая роль заключается в содействии восстановлению определенных типов повреждений, а вторая роль заключается в индукции апоптоза, если уровень такого повреждения ДНК выходит за пределы способности клетки к восстановлению.

Дефицит WRN при раке

Клетки, экспрессирующие ограниченное количество WRN, имеют повышенную частоту мутаций по сравнению с клетками дикого типа. Повышенная мутация может привести к раку. Пациенты с синдромом Вернера с гомозиготными мутациями в гене WRN имеют повышенную заболеваемость раком, включая саркомы мягких тканей, остеосаркому, рак щитовидной железы и меланому.

Мутации WRN в общей популяции встречаются редко. Частота гетерозиготных мутаций с потерей функции при WRN составляет примерно одну на миллион. В Японии этот показатель составляет 6 на 1000, что выше, но все же встречается нечасто.

Мутационные дефекты гена WRN относительно редки в раковых клетках по сравнению с частотой эпигенетических изменений в WRN , которые снижают экспрессию WRN и могут способствовать канцерогенезу. Ситуация аналогична другим генам репарации ДНК, экспрессия которых снижается при раке главным образом из-за эпигенетических изменений, а не мутаций (см. Частоты эпимутаций в генах репарации ДНК ).

В таблице представлены результаты анализа 630 первичных опухолей человека на гиперметилирование CpG-островков WRN . Это гиперметилирование вызывало снижение экспрессии белка WRN, что является обычным явлением при онкогенезе.

Частота метилирования промотора WRN при спорадическом раке

Рак	Частота снижения заболеваемости раком
Колоректальный рак	37.9%
Немелкоклеточный рак легкого	37.5%
Рак желудка	25%
Рак простаты	20%
Рак молочной железы	17.2%
Рак щитовидной железы	12.5%
Неходжкинская лимфома	23.7%
Острый миелобластный лейкоз	4.8%
Хондросаркомы	33.3%
Остеосаркомы	11.1%

Взаимодействия

Было показано, что АТФ-зависимая геликаза синдрома Вернера взаимодействует с:

• БЛМ
• ДНК-ПКкс ,
• ФЕН1 ,
• Ку70 ,
• Ку80 ,
• Р53 ,
• ПКНА ,
• ТЕРФ2 , и
• ВРНИП1 .

Дальнейшее чтение

• Комай Л, Ли Б (2004). «Белок синдрома Вернера на перекрестке репарации ДНК и апоптоза» . Разработчик старения мехов . 125 (8): 521–8. дои : 10.1016/j.mad.2004.06.004 . ПМИД   15336909 . S2CID   30529954 .
• Ли Дж.В., Харриган Дж., Опреско П.Л., Бор В.А. (2005). «Пути и функции белка синдрома Вернера». Разработчик старения мехов . 126 (1): 79–86. дои : 10.1016/j.mad.2004.09.011 . ПМИД   15610765 . S2CID   39834357 .
• Моннат Р.Ж. младший; Сентиньи Ю (2004). «Белок синдрома Вернера — функция разматывания, объясняющая болезнь» (PDF) . Научные знания о старении. Окружающая среда . 2004 (13): re3. дои : 10.1126/sageke.2004.13.re3 . ПМИД   15056797 . S2CID   15789751 .
• Озгенц А., Леб Л.А. (2005). «Современные достижения в расшифровке функции белка синдрома Вернера». Мутат Рес . 577 (1–2): 237–51. дои : 10.1016/j.mrfmmm.2005.03.020 . ПМИД   15946710 .
• Суонсон С., Сентиньи И., Эмонд М.Дж., Моннат Р.Дж. младший (2004). «Белок синдрома Вернера обладает раздельными функциями рекомбинации и выживания» (PDF) . Репарация ДНК (Амст) . 3 (5): 475–82. дои : 10.1016/j.dnarep.2004.01.002 . ПМИД   15084309 . S2CID   21780379 .
• Мозер М.Дж., Осима Дж., Моннат Р.Дж. (1999). «Мутации WRN при синдроме Вернера» . Хм. Мутат . 13 (4): 271–9. doi : 10.1002/(SICI)1098-1004(1999)13:4<271::AID-HUMU2>3.0.CO;2-Q . ПМИД   10220139 . S2CID   35814236 .
• Кастан М.Б., Лим Д.С. (2001). «Множество субстратов и функций банкомата». Нат. Преподобный мол. Клеточная Биол . 1 (3): 179–86. дои : 10.1038/35043058 . ПМИД   11252893 . S2CID   10691352 .

Внешние ссылки

• Осима Дж., Мартин ГМ, Хисама FM (февраль 2012 г.). Синдром Вернера . Вашингтонский университет, Сиэтл. ПМИД   20301687 . НБК1514. В Адам М.П., ​​Эверман Д.Б., Мирза Г.М., Пагон Р.А., Уоллес С.Е., Бин Л.Дж.Х, Грипп К.В., Амемия А. (1993). Пагон Р.А., Берд Т.Д., Долан Ч.Р. и др. (ред.). GeneReviews [Интернет] . Сиэтл, Вашингтон: Вашингтонский университет, Сиэтл. ПМИД   20301295 .
• GeneCard
• База данных мутаций синдрома Вернера, заархивированная 21 июля 2012 г. на Wayback Machine.