Blog

May 13, 2023

C11orf54 promuove la riparazione del DNA bloccando la CMA

Communications Biology volume

Biologia delle comunicazioni volume 6, numero articolo: 606 (2023) Citare questo articolo

1 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

C11orf54 è un'estere idrolasi altamente conservata in diverse specie. C11orf54 è stato identificato come proteina biomarcatore dei tumori renali, ma la sua esatta funzione rimane poco compresa. Qui dimostriamo che il knockdown di C11orf54 diminuisce la proliferazione cellulare e migliora il danno al DNA e l'apoptosi indotti dal cisplatino. Da un lato, la perdita di C11orf54 riduce l'espressione di Rad51 e l'accumulo nucleare, il che si traduce nella soppressione della riparazione della ricombinazione omologa. D'altra parte, C11orf54 e HIF1A interagiscono competitivamente con HSC70, il knockdown di C11orf54 promuove il legame di HSC70 con HIF1A per indirizzarlo alla degradazione tramite autofagia mediata da chaperone (CMA). La degradazione di HIF1A mediata dal knockdown C11orf54 riduce la trascrizione della subunità regolatrice della ribonucleotide reduttasi M2 (RRM2), che è un enzima RNR limitante la velocità per la sintesi del DNA e la riparazione del DNA producendo dNTP. Il supplemento di dNTP può salvare parzialmente il danno al DNA mediato dal knockdown di C11orf54 e la morte cellulare. Inoltre, troviamo che la bafilomicina A1, un inibitore sia della macroautofagia che dell'autofagia mediata da chaperone, mostra effetti di salvataggio simili al trattamento con dNTP. In sintesi, scopriamo un ruolo di C11orf54 nella regolazione del danno al DNA e nella riparazione attraverso la diminuzione mediata da CMA dell'asse HIF1A/RRM2.

L'integrità genomica è fondamentale per il mantenimento dell'omeostasi, lo sviluppo normale e la prevenzione del cancro1. Sia lo stress genomico endogeno che quello esogeno causano rotture del singolo filamento (SSB) e del doppio filamento del DNA (DSB), portando a una risposta attiva al danno del DNA (DDR)2,3. I percorsi DDR rilevano, segnalano e riparano diversi tipi di danni al DNA, che sono cruciali per il mantenimento della stabilità genomica4. La ricombinazione omologa (HR) rappresenta il meccanismo principale per la riparazione priva di errori diretta dall'omologia dei DSB e dei collegamenti incrociati tra i filamenti (ICL). Il Rad51 e i suoi paraloghi svolgono un ruolo essenziale in questo processo5,6. La ribonucleotide reduttasi (RNR) catalizza i desossiribonucleotidi (dNTP) necessari per la sintesi del DNA. Le due subunità RRM1 (subunità catalitica della ribonucleotide reduttasi M1) e RRM2 (subunità regolatrice della ribonucleotide reduttasi M2) costituiscono il complesso α2β2 per esercitare l'attività catalitica e l'equilibrio dei dNTP all'interno delle cellule è vitale per l'omeostasi cellulare e il mantenimento dell'integrità genomica7,8,9. L'enzima RNR limitante la velocità, RRM2, è essenziale per la sintesi e la riparazione del DNA producendo dNTP10.

Il fattore 1 inducibile dall'ipossia (HIF1) è un complesso trascrizionale dimerico che partecipa a molti processi biologici come il metabolismo, l'infiammazione e la genesi del tumore11. HIF1A è una subunità del complesso HIF1, che è stato modificato dalle prolil-idrossilasi (PHD) specifiche per HIF in presenza di O2. L'HIF1A modificato viene degradato dal proteasoma, che richiede l'idrossilazione della prolina dipendente dall'ossigeno e l'ubiquitinazione mediata da von Hippel-Lindau (VHL)12. Inoltre, è stato segnalato che HIF1A regola la DDR in vari modi. P-H2A.X è un marcatore di rotture del doppio filamento del DNA per amplificare il segnale di danno e reclutare proteine ​​di riparazione del danno al DNA13. Nelle cellule tumorali, l'abbattimento di HIF1A riduce l'accumulo di p-H2A.X indotto dall'ipossia e quindi influenza la capacità di riparazione del danno al DNA e la resistenza alla terapia tumorale14. La stabilizzazione dell'HIF1A mediata dall'ipossia promuove la trascrizione di hTERT (trascrittasi inversa della telomerasi) e hTR (componente dell'RNA della telomerasi) e quindi regola il danno al DNA e la stabilità genomica15,16. Nel frattempo, la perdita di HIF1A potrebbe frenare la riparazione della rottura del doppio filamento del DNA ed essere più sensibile alla chemioterapia17,18.

L'autofagia mediata da chaperone (CMA) è un tipo di autofagia in cui i substrati vengono direttamente indirizzati al lisosoma per la degradazione. Le proteine ​​​​del substrato CMA sono riconosciute selettivamente dalla proteina affine allo shock termico di 70 kDa (HSC70) e mirate ai lisosomi, successivamente reclutate nel recettore della membrana lisosomiale di tipo 2A (LAMP2A) per la degradazione mediata da CMA19. La CMA partecipa alla riparazione del DNA e può prevenire la trasformazione maligna mantenendo la stabilità del genoma19. Studi recenti hanno dimostrato che HIF1A è un substrato della CMA ed è coinvolto nella regolazione del ciclo cellulare. HIF1A viene degradato in modo CMA-dipendente quando viene ubiquitilato su Lys63 dalla ligasi E3 ubiquitina-proteina STUB120. Il checkpoint chinasi 1 (CHK1), il regolatore del ciclo cellulare, è un altro substrato della CMA. L'inibizione della CMA provoca la persistenza nucleare di Chk1 durante la risposta al danno al DNA, portando all'accumulo di danno al DNA e compromettendo la riparazione del DNA21.