Defining synthetic lethal relationships with loss of the homologous recombination factor Rad52

定义同源重组因子 Rad52 丢失的合成致死关系

基本信息

  • 批准号:
    10678580
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 6.95万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

SUMMARY. The long-term goal of this project is to define factors and pathways that are synthetic lethal with loss of the human Rad52 protein. Rad52 plays essential roles in several homology-driven DNA repair pathways, including single strand annealing, transcription-coupled homologous recombination, and mitotic DNA synthesis (MiDAS). Although Rad52 is not essential, Rad52 loss with disruption of either the breast cancer 1 (BRCA1) or breast cancer 2 (BRCA2) genes is synthetic lethal. Thus, Rad52 is an intriguing potential target for treatment of BRCA-deficient cancers. However, the full breadth of pathways and factors that create a state of Rad52- dependence when compromised are not understood, and the long-term goal of this proposal is to address this gap in knowledge. In preliminary data, I present my CRISPR knock-out screen in Rad52 Knock-out (Rad52KO) cells vs. wild-type (Rad52WT) to identify factors that are synthetic lethal with Rad52 (defined here as loss of fitness). I then present secondary screening that identified three top hits causing increased persistent DNA damage and loss of viability in the Rad52KO vs Rad52WT: ERCC6L/PICH, DHX9 and GLE1. From these data, my overall hypothesis is that a key regulator of Mitosis (PICH) and RNA metabolism factors (DHX9 and GLE1) are synthetic lethal with Rad52 due to dependence on Rad52 to resolve replication stress from diverse sources. Aim 1: To define the synthetic lethal relationship between Rad52 and PICH. Rad52 protects genome stability through roles in MiDAS and suppression of replication stress. PICH mediates resolution of anaphase ultrafine bridges (UFBs), a separate pathway to mitigate replication stress. Aim 1a: I posit that these two pathways are partially redundant in preventing accumulation of genotoxic damage tied to replication stress. Namely, I posit that PICH- UFBs will be elevated in Rad52KO cells, and conversely that depletion of PICH will cause elevated Rad52 recruitment to replication stress in mitotic cells, as well as MiDAS. Aim 1b: I also posit that replication stress that persists until mitosis is the source of persistent DNA damage in cells lacking Rad52 and PICH. I will test this by assaying phosphorylated RPA2 (pRPA), γH2AX, and FANCD2 localization in mitotic cells. Aim 2: To define the synthetic lethal relationship between Rad52 and RNA metabolism factors DHX9 and GLE1. DHX9 and GLE1 have been shown to suppress RNA-DNA hybrids (R-loops). Thus, I hypothesize that R-loop-related replication stress underlies synthetic lethality between these genes and Rad52. I will assay whether depletion of these genes increases R-loops, causes elevated levels of mitotic replication stress (i.e. Rad52 accumulation into foci, MiDAS, PICH-UFBs, and the measures of replication stress described in Aim 1b). In summary, these studies will provide insight into how loss of these genes create a dependence on Rad52-mediated mitigation of replication stress in mitosis (i.e., MiDAS), enhance our understanding of genome maintenance mechanisms, with a long- term goal of identifing tumor-specific vulnerabilities for Rad52 inhibitors.
摘要:该项目的长期目标是确定合成致死的因素和途径。 人类 Rad52 蛋白的缺失在多种同源驱动的 DNA 修复途径中发挥着重要作用, 包括单链退火、转录偶联同源重组和有丝分裂 DNA 合成 (MiDAS) 虽然 Rad52 不是必需的,但 Rad52 丢失会破坏乳腺癌 1 (BRCA1) 或 乳腺癌 2 (BRCA2) 基因是合成致死基因,因此,Rad52 是治疗乳腺癌的一个有趣的潜在靶点。 然而,BRCA 缺陷型癌症产生 Rad52- 状态的途径和因素多种多样。 妥协时的依赖尚未被理解,该提案的长期目标是解决这个问题 在初步数据中,我展示了 Rad52 敲除 (Rad52KO) 中的 CRISPR 敲除筛选。 细胞与野生型 (Rad52WT) 的比较,以确定 Rad52 合成致死的因子(此处定义为丢失 然后我提出了二次筛选,确定了导致持久性 DNA 增加的三个热门命中。 Rad52KO 与 Rad52WT 的损坏和活力丧失:ERCC6L/PICH、DHX9 和 GLE1。 总体假设是有丝分裂 (PICH) 和 RNA 代谢因子(DHX9 和 GLE1)的关键调节因子是 由于依赖 Rad52 来解决来自不同来源的复制压力,因此使用 Rad52 进行合成致死。 图1:定义Rad52和PICH之间的合成致死关系,Rad52通过保护基因组稳定性。 PICH 在 MiDAS 中的作用和抑制复制应激介导后期超细桥的解决。 (UFB),减轻复制压力的单独途径:我认为这两条途径是部分的。 在防止与复制应激相关的基因毒性损伤积累方面是多余的,即,我认为PICH- Rad52KO 细胞中的 UFB 会升高,相反,PICH 的耗尽会导致 Rad52 升高 有丝分裂细胞中复制应激的募集以及 MiDAS:我还认为复制应激。 持续存在,直到有丝分裂成为缺乏 Rad52 和 PICH 的细胞中持续 DNA 损伤的根源,我将通过以下方法对此进行测试。 测定磷酸化 RPA2 (pRPA)、γH2AX 和 FANCD2 在有丝分裂细胞中的定位。 Rad52 与 RNA 代谢因子 DHX9 和 GLE1 之间的合成致死关系。 已被证明可以抑制 RNA-DNA 杂合体(R 环),因此,我领导了 R 环相关的复制。 应激是这些基因和 Rad52 之间合成致死性的基础,我将分析这些基因是否被耗尽。 基因增加 R 环,导致有丝分裂复制应激水平升高(即 Rad52 积累到病灶中, MiDAS、PICH-UFB 和目标 1b) 中描述的复制压力测量方法 总之,这些研究将。 深入了解这些基因的丢失如何产生对 Rad52 介导的复制缓解的依赖 有丝分裂中的应激(即 MiDAS),增强我们对基因组维持机制的理解,具有长期的 确定 Rad52 抑制剂的肿瘤特异性漏洞的长期目标。

项目成果

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