Белок PP1 препятствует преждевременной гомологичной рекомбинации

В эукариотической клетке двухцепочечные разрывы могут репарироваться по двум основным механизмам: негомологичное соединение концов (non-homologous end joining, NHEJ) или и гомологичная рекомбинация (homologous recombination, HR). NHEJ активен на протяжении всего клеточного цикла и участвует в таких специфических процессах, как переключение классов иммуноглобулинов в клетках иммунной системы. Гомологичная рекомбинация происходит на определенных этапах клеточного цикла, во время репликации и подготовки к делению.

Первый этап гомологичной рекомбинации включает распознавание разрыва комплексом MRN (MRE11-RAD50-NBS1) и резекцию — создание коротких одноцепочечных участков по краям разрыва. Необходимой для этого нуклеазной активностью обладает белок MRE11, а для его «включения»нужно взаимодействие фосфорилированного белка CtIP с другим компонентом комплекса — NBS1. Появление одноцепочечных участков способствует гомологичной рекомбинации и препятствует NHEJ. Таким образом, от регуляции этого процесса зависит, по какому пути пойдет репарация.

Если комплекс MRN-CtIP на разорванном конце ДНК активирует образование одноцепочечных участков и гомологичную рекомбинацию, то образование комплекса 53BP1-RIF1 ингибирует то и другое. В ингибировании участвует эффектор белка RIF1 — шилдин (Shieldin). Этот механизм остановки гомологичной рекомбинации предотвращает ее несвоевременный запуск.

Авторы нового исследования, опубликованного в Cell Reports, показали, что есть еще один путь подавления преждевременной гомологичной рекомбинации, и в нем играет важную роль другой эффектор RIF1 — белковая фосфатаза 1 (protein phosphatase 1, PP1).

Ученые получили клетки HeLa, нокаутные по RIF1, и показали, что RIF1 необходим для ингибирования работы комплекса CtIP с MRE11 в самом начале гомологичной рекомбинации, причем эффекторный белок шилдин на этом этапе не нужен.

Белковая фосфатаза 1 (РР1) дефосфорилирует CtIP и тем самым ингибирует активность белкового комплекса MRN, необходимую для создания одноцепочечных участков ДНК — первого этапа гомологичной рекомбинации. Известное ранее ингибирование с участием белка шилдина происходит позднее. Рисунок из пресс-релиза Университета Осаки, где работает часть авторов.

RIF1 обеспечивает привлечение PP1 в область двуцепочечных разрывов. В клетках существуют три подтипа PP1: PP1α, PP1β и PP1γ. С помощью мутагенеза исследователи показали, что RIF1 непосредственно взаимодействует с PP1α при участии особых мотивов, расположенных на C-конце RIF1.

Дальнейшие эксперименты продемонстрировали, что на ранних этапах гомологичной рекомбинации комплекс RIF1-PP1 препятствует связыванию CtIP с комплексом MRN, а шилдин играет в этом процессе незначительную роль. Более того, RIF1-PP1 не дают CtIP взаимодействовать с другим белком ранней стадии гомологичной рекомбинации – BRCA1. (Этот белок широко известен, поскольку мутации в его гене способствуют развитию онкозаболеваний.)

Таким образом, PP1 задействован в подавлении начальных стадий гомологичной рекомбинации, поскольку вместе с другими белками ингибирует резекцию.