MDC1

PDB 2ado
Identificadores
Símbolo MDC1
Símbolos alt. NFBD1, mediator of DNA damage checkpoint 1
Entrez 9656
RefSeq NP_055456
UniProt Q14676
Outros datos
Locus Cr. 6 6p21.33(30.7 – 30.72 Mb)

A MDC1 (proteína mediadora do punto de control de danos no ADN 1) é unha proteína de 2080 aminoácidos de longo que nos humanos está codificada no xene MDC1 situado no brazo curto (p) do cromosoma 6[1][2][3] A proteína MDC1 é un regulador dos puntos de control do ciclo celular intra-fase S e G2/M e recruta proteínas de reparación no sitio dos danos no ADN. Está implicada en determinar a supervivencia celular en asociación coa proteína supresora de tumores p53. Esta proteína tamén ten o nome de Factor nuclear con dominio BRCT 1 (NFBD1).

Función

[editar | editar a fonte]

Papel na resposta aos danos no ADN

[editar | editar a fonte]

O xene MDC1 codifica a proteína nuclear MDC1, que parte da vía de resposta aos danos no ADN (DDR), o mecanismo por medio do cal as células eucariotas responden aos danos no ADN, concretamente ás roturas de dobre febra (DSB) no ADN que son causadas pola radiación ionizante ou clastóxenos químicos.[4] A DDR das células de mamíferos está a cargo de quinases e factores mediadores/adaptadores.[5] Nas células de mamíferos a DRR é unha rede de vías formadas por proteínas que funcionan como quinases ou mediadores/adaptadores que recrutan as quinasas nas súas dianas de fosforilación, estes factores funcionan xuntos para detectar os danos no ADN, e sinalizan o mecanismo de reparación e activan os puntos de control do ciclo celular.[5] O papel da MDC1 na DDR é funcionar como proteína mediadora/adaptadora mediando un complexo doutras proteínas da DDR no sitio dos danos no ADN[5] e repara ditos danos por medio do seu dominio PST.[6]

Cando unha célula se expón a radiación ionizante, a súa cromatina pode quedar danada pola formación de roturas de dobre febra, o que desencadea a DDR que empeza polo recrutamento polo complexo MRN da quinase ATM nas histonas expostas H2AX do ADN danado. A ATM fosforila o C-terminal da histona H2AX (as histonas H2AX fosforiladas nótanse xeralmente como γH2AX), e convértese nunha bandeira epixenética que anuncia o sitio onde se produciu o dano no ADN. O dominio SDT da proteína MDC1 é fosforilado pola caseína quinase 2 (CK2), o que lle permite unirse a outro complexo MRN, a proteína MDC1 pode percibir os danos no ADN ao unirse á bandeira γH2AX polo seu dominio BRCT e trae o complexo MRN unido ao sitio do ADN danado e facilita o recrutamento e retención doutra quinase ATM. A segundo quinase ATM fosforila o dominio TQXF da MDC1, o cal permite que esta recrute a E3 ubiquitina ligase RNF8, que ubiquitinará as histonas preto da rotura de dobre febra, o cal inicia ulteriores ubiquitinacións da cromatina situada arredor do sitio do dano feitas por outros factores da DDR. Esta agregación de factores da DDR e a concentración de histonas fosforiladas e ubiquitinadas denomínase focos de danos no ADN ou focos inducidos por radiación ionizante[5] e o principal papel da MDC1 é coordinar a creación destes focos de danos no ADN. Esta proteína cómpre para activar os puntos de control do ciclo celular intra-fase S e fase G2/M en resposta aos danos no ADN.

Papel na apoptose

[editar | editar a fonte]

A MDC1 ten propiedades antiapoptóticas ao inhibir directamente a actividade apoptótica da proteína supresora de tumores p53. Os danos no ADN poden inducir a apoptose cando a quinase ATM e Chk2 fosforilan p53 nos seus residuos Ser-15 e Ser-20, o cal activa p53 e estabilízao ao permitir que se disocie da E3 ubiquitina proteína ligase MDM2.[7] A MDC1 pode executar a súa actividade antiapoptótica inhibindo p53 de dúas maneiras. A MDC1 pode unirse ao N-terminal de p53 por medio do seu dominio BRC1, o cal bloquea o dominio de transactivación de p53. A MDC1 pode tamén inactivar p53 reducindo os niveis de fosforilación dos residuos serina-15 de p53 necesarios para a actividade apoptótica de p53. Estudos feitos en liñas de cancro de pulmón (células A549) mostraron un incremento na apoptose en resposta a axentes xenotóxicos cando os niveis da proteína MDC1 foron reducidos con ARN interferente pequeno.[7]

Perda da proteína MDC1

[editar | editar a fonte]

A inhibición ou perda da proteína MDC1 en estudos feitos con ARN interferente pequeno en células humanas ou estudos de knockout de xenes en ratos mostraron varios defectos tanto a nivel celular coma de organismo. Os ratos carentes de MDC1 son máis pequenos, teñen machos infértiles, son radiosensibles e son máis susceptibles aos tumores. As células de rato con knockout para MDC1 e as células humanas silenciadas eran radiosensibles, non conseguían iniciar os puntos de control do ciclo celular intra-fase S e G2/M, non formaban focos inducidos por radiación ionizante, tiñan unha escasa fosforilación feita por quinases da DRR (ATM, CHK1, CHK2), e presentabn defectos na recombinación homóloga. As células humanas con silenciamento de MDC1 tamén mostraban unha integración de plásmidos aleatoria, unha apoptose reducida, e unha mitose máis lenta.[5]

Interaccións

[editar | editar a fonte]

MDC1 presenta interaccións con:

MDC1 tamén se une a ARNm ou ARN poliadenilado no núcleo.[10]

Estrutura da proteína

[editar | editar a fonte]

A proteína MDC1 contén os seguintes dominios ordenados desde o extremo N-terminal ao C-terminal:

  • Dominio asociado a forkhead (FHA), dominio N-terminal situado entre os residuos de aminoácidos 54 e 105
  • SDT (ou SDTD). Este dominio está localizado entre os aminoácidos 218 e 460.
  • TQXF. Este dominio está localizado entre os aminoácidos 699 e 768.
  • PST. Este dominio encóntrase entre os residuos de aminoácidos 114 e 1662.
  • Dominio BRCA 1 C-terminal (BRCT), situado entre os aminoácidos 1891 e 2082.
Dominio FHA
A diferenza dos dominios FHA doutros factores DRR, o dominio FHA da MDC1 non está ben caracterizado. Está implicado na reparación de roturas de dobre febra, nos puntos de control intra-fase S e G2/M, pero o seu mecanismo específico non se coñece. O dominio FHA non ten supostos factores que interaccionen con MDC1-FHA, como a ATM, CHK2 e RAD51.[5]
Dominio SDT
Cando o dominio SDT se fosforila pode unirse ao complexo MRN (composto por MRE11/RAD50/NBS1)[11] e é responsable de manter asociado o complexo MRN coas roturas de dobre febra da cromatina.[12][13][14] Este dominio, xunto co NBS1 do complexo MRN, é necesario para a activación dos puntos de control do ciclo celular da intra-fase S e G2/M, aínda que o seu papel nos mecanismos moleculares do funcionamento dos puntos de control non foi aínda dilucidado.[5]
Dominio TQXF
Este dominio caracterízase por ter catro treonina-glutamina seguida dunha fenilalanina na posición 3+.[5] A ATM fosforila este dominio permitíndolle que se una a RNF8, unha E3 ubiquitina ligase. Este acoplamento MDC1/RNF8 facilita despois o recrutamento doutros factores da DDR como RNF168, 53BP1 e BRCA1.[5] TQXF é importante para o paso correcto polo punto de control G2/M, pero o mecanismo molecular por medio do cal MDC1 e RNF8 regulan o punto de control G2/M aínda non se coñece.
Dominio PST
O dominio PST está composto de repeticións dun motivo prolina-serina-treonina. Este dominio xoga un papel na reparación do ADN por recombinación homóloga e unión de extremos non homólogos, pero o mecanismo polo que facilita a reparación do ADN danado non se coñece.[6]
Dominio BRCT
O dominio BRCT de MDC1 únese directamente ás γH2AX da cromatina danada. O dominio BRCT crea un pregamento α/β, que se estende desde o C-terminal da MDC1 a través dunha rexión de enlace. Únese preferencialmente a residuos de serina fosforilados seguidos de ácido glutámico e tirosina, motivo que se encontra nas γH2AX.[15] Este dominio tamén se une ao complexo promotor da anafase (APC/C), que é unha E3 ubiquitina ligase, que degrada as ciclinas.[16] O dominio BRCT está implicado na regulación do punto de control de descatenación ao final da replicación ao unirse a Topo IIα e isto detén a célula na fase do ciclo G2 ata que a febra de cromatina irmá se separa completamente.[17] O dominio BRCT tamén interactúa co supresor de tumores p53 e inhibe p53 ao bloquear o seu dominio de transactivación, e tamén axuda á inactivación por MDM2 de p53.[7]

Regulación

[editar | editar a fonte]

A MDC1 é regulada á baixa indirectamente polo oncoxene AKT1. O AKT1 activa a expresión do microARN-22 (miR-22) que ten como diana o extremo 3' do ARNm de MDC1, inhibindo a súa tradución. A sobreexpresión anormal de AKT1, que se onbserva en varios cancros como os de mama, pulmón e próstata, ten como resultado a redución da produción de MDC1 e a subseguinte desestabilización do xenoma e o incremento da tumoroxenicidade.[18]

Papel no cancro

[editar | editar a fonte]

A MDC1 é un suposto supresor de tumores. Os estudos de knockout en ratos mostran un incremento no desenvolvemento de tumores cando se perde MDC1. A redución dos niveis da proteína MDC1 observouse nun gran número de cancros de mama e de pulmón.[19][20] Diversos estudos en varias lñas celulares humanas, incluíndo a liña de carcinoma de pulmón humano célula A549,[7] múltiples liñas celulares de cancro esofáxico (TE11, YES2 ,YES5),[21] e liñas de cancro de cervix uterino (HeLa, SiHa e CaSki)[22] mostraron un incremento da sensibilidade a fármacos anticancerosos (adriamicina e cisplatino), cando os niveis endóxenos da proteína MDC1 foron sometidos a knockdown con ARN interferente pequeno. Debido á implicación de MDC1 en varias vías que están a miúdo alteradas nas células cancerosas, como os puntos de control do ciclo celular, as roturas de dobre febra, e o supresor de tumores p53, os tratamentos do cancro que teñen como diana MDC1 teñen a potencialidade de ser uns potentes radiosensibilizadores e quimiosensibilizadores.

Notas

[editar | editar a fonte]
  1. ↑ Ozaki T, Nagase T, Ichimiya S, Seki N, Ohiri M, Nomura N, Takada N, Sakiyama S, Weber BL, Nakagawara A (Sep 2000). "NFBD1/KIAA0170 is a novel nuclear transcriptional transactivator with BRCT domain". DNA Cell Biol 19 (8): 475–485. PMID 10975465. doi:10.1089/10445490050128403. 
  2. ↑ 2,0 2,1 Stewart GS, Wang B, Bignell CR, Taylor AM, Elledge SJ (Feb 2003). "MDC1 is a mediator of the mammalian DNA damage checkpoint". Nature 421 (6926): 961–966. PMID 12607005. doi:10.1038/nature01446. 
  3. ↑ "Entrez Gene: MDC1 mediator of DNA damage checkpoint 1". 
  4. ↑ Zhou BB, Elledge SJ (Nov 2000). "The DNA damage response: putting checkpoints in perspective". Nature 408 (6811): 433–439. PMID 11100718. doi:10.1038/35044005. 
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 Jungmichel S, Stucki M (Aug 2010). "MDC1: The art of keeping things in focus". Chromosoma 119 (4): 337–349. PMID 20224865. doi:10.1007/s00412-010-0266-9. 
  6. ↑ 6,0 6,1 Lou Z, Chen BP, Asaithamby A, Minter-Dykhouse K, Chen DJ, Chen J (Nov 2004). "MDC1 regulates DNA-PK autophosphorylation in response to DNA damage". J Biol Chem 279 (45): 46359–62. PMID 15377652. doi:10.1074/jbc.c400375200. 
  7. ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 Nakanishi M, Ozaki T, Yamamoto H, Hanamoto T, Kikuchi H, Furuya K, Asaka M, Delia D, Nakagawara A (Aug 2007). "NFBD1/MDC1 associates with p53 and regulates its function at the crossroad between cell survival and death in response to DNA damage.". J Biol Chem 282 (31): 22993–3004. PMID 17535811. doi:10.1074/jbc.m611412200. 
  8. ↑ Lou Z, Minter-Dykhouse K, Wu X, Chen J (Feb 2003). "MDC1 is coupled to activated CHK2 in mammalian DNA damage response pathways". Nature 421 (6926): 957–61. PMID 12607004. doi:10.1038/nature01447. 
  9. ↑ 9,0 9,1 Xu X, Stern DF (Oct 2003). "NFBD1/MDC1 regulates ionizing radiation-induced focus formation by DNA checkpoint signaling and repair factors". FASEB J. 17 (13): 1842–8. PMID 14519663. doi:10.1096/fj.03-0310com. 
  10. ↑ Conrad T, Albrecht AS, de Melo Costa VR, Sauer S, Meierhofer D, Ørom UA (2016-01-01). "Serial interactome capture of the human cell nucleus". Nature Communications 7: 11212. PMC 4822031. PMID 27040163. doi:10.1038/ncomms11212. 
  11. ↑ de Jager M, van Noort J, van Gent DC, Dekker C, Kanaar R, Wyman C (Nov 2001). "Human Rad50/Mre11 is a flexible complex that can tether DNA ends". Mol Cell 8 (5): 1129–1135. PMID 11741547. doi:10.1016/s1097-2765(01)00381-1. 
  12. ↑ Bekker-Jensen S, Lukas C, Kitagawa R, Melander F, Kastan MB, Bartek J, Lukas J (Apr 2006). "Spatial organization of the mammalian genome surveillance machinery in response to DNA strand breaks". J Cell Biol 173 (2): 195–206. PMC 2063811. PMID 16618811. doi:10.1083/jcb.200510130. 
  13. ↑ Goldberg M, Stucki M, Falck J, D'amours D, Rahman D, Pappin D, Bartek J, Jackson S (Feb 2003). "MDC1 is required for the intra-S- phase DNA damage checkpoint". Nature 421 (6926): 952–956. PMID 12607003. doi:10.1038/nature01445. 
  14. ↑ Lukas C, Melander F, Stucki M, Falck J, Bekker-Jensen S, Goldberg M, Lerenthal Y, Jackson S, Bartek J, Lukas J (Jul 2004). "Mdc1 couples DNA double-strand break recognition by Nbs1 with its H2AX- dependent chromatin retention". EMBO J 23 (13): 2674–2683. PMC 449779. PMID 15201865. doi:10.1038/sj.emboj.7600269. 
  15. ↑ Lou Z, Minter-Dykhouse K, Franco S, Gostissa M, Rivera MA, Celeste A, Manis JP, van Deursen J, Nussenzweig A, Paull TT, Alt FW, Chen J (Jan 2006). "MDC1 maintains genomic stability by participating in the amplification of ATM-dependent DNA damage signals". Mol Cell 21 (2): 187–200. PMID 16427009. doi:10.1016/j.molcel.2005.11.025. 
  16. ↑ Coster G, Hayouka Z, Argaman L, Strauss C, Friedler A, Brandeis M, Goldberg M (Sep 2007). "The DNA damage response mediator MDC1 directly interacts with the anaphase-promoting complex/cyclosome". J Biol Chem 282 (44): 32053–32064. PMID 17827148. doi:10.1074/jbc.m705890200. 
  17. ↑ Luo K, Yuan J, Chen J, Lou Z (Feb 2009). "Topoisomerase IIalpha controls the decatenation checkpoint". Nat Cell Biol 11 (2): 204–210. PMC 2712943. PMID 19098900. doi:10.1038/ncb1828. 
  18. ↑ Lee JH, Park SJ, Jeong SY, Kim MJ, Jun S, Lee HS, Chang IY, Lim SC, Yoon SP, Yong J, and You HJ (Apr 2015). "MicroRNA-22 Suppresses DNA Repair and Promotes Genomic Instability through Targeting of MDC1". Cancer Research 75 (7): 1298–1310. PMID 25627978. doi:10.1158/0008-5472.CAN-14-2783. 
  19. ↑ Minter-Dykhouse K, Ward I, Huen SY, Chen J, Lou Z (Jun 2008). "Distinct versus overlapping functions of MDC1 and 53BP1 in DNA damage response and tumorigenesis". J Cell Biol 181 (5): 727–735. PMC 2396806. PMID 18504301. doi:10.1083/jcb.200801083. 
  20. ↑ Bartkova J, Hořejsí Z, Sehested M, Nesland JM, Rajpert-De Meyts E, Skakkebæk NE, Stucki M, Jackson S, Lukas J, Bartek J (Jun 2007). "DNA damage response mediators MDC1 and 53BP1: constitu- tive activation and aberrant loss in breast and lung cancer, but not in testicular germ cell tumours". Oncogene 26 (53): 7414–7422. PMID 17546051. doi:10.1038/sj.onc.1210553. 
  21. ↑ Yang M, Bu Y, Wang C, Liu G, Song F (Sep 2010). "Growth inhibition, morphology change, and cell cycle alterations in NFBD1-depleted human esophageal cancer cells". Mol Cell Biochem 342 (1–2): 1–6. PMID 20364298. doi:10.1007/s11010-010-0460-3. 
  22. ↑ Yuan C, Bu Y, Wang C, Yi F, Yang Z, Huang X, Cheng L, Liu G, Wang Y, Song F (Jan 2010). "NFBD1/MDC1 is a protein of oncogenic potential in human cervical cancer". Mol Cell Biochem 359 (1–2): 333–46. PMID 21853275. doi:10.1007/s11010-011-1027-7. 

Véxase tamén

[editar | editar a fonte]

Bibliografía

[editar | editar a fonte]