Mechanisms of DNA interstrand cross-link repair

DNA链间交联修复机制

基本信息

  • 批准号:
    10612734
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 42.38万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-02-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Summary DNA interstrand cross-links (ICLs) covalently link the two strands of the DNA double helix and are extremely cytotoxic. Widely used chemotherapeutics (e.g. nitrogen mustards, cisplatin compounds) are thought to act through the generation of ICLs. However, tumors almost invariably become resistant to these agents, in part due to upregulation of DNA repair. ICLs are also generated by endogenous metabolites (e.g. reactive aldehydes, abasic sites), and failure to repair endogenous ICLs appears to cause human disease. For example, mutation in any one of 22 different FANC genes renders cells sensitive to ICLs and causes Fanconi anemia (FA), which is characterized by bone marrow failure and dramatically elevated predisposition to leukemia and other cancers. ICL repair by the FANC proteins occurs in S phase, but how they function was unknown. To elucidate mechanisms of ICL repair, we replicate plasmids containing site-specific ICLs in frog egg extracts. We showed previously that these extracts support cisplatin ICL repair by the FANC proteins. Repair requires that two replication forks converge on the ICL, which triggers the ubiquitylation and chromatin unloading of the replicative CMG helicase by the p97 ATPase. After CMG removal, the FANCI-FANCD2 complex stimulates dual incisions in the phosphodiester backbone on either side of the lesion, which resolves ("unhooks") the ICL and creates a double-stranded DNA break (DSB) that is subsequently repaired by homologous recombination. In the last funding period, we discovered that the E3 ubiquitin ligase TRAIP is required for the ubiquitylation of CMG upon fork convergence. Interestingly, although TRAIP is always associated with replication forks, it only ubiquitylates CMGs upon fork convergence. In the last cycle, we also discovered a distinct mechanism of replication-coupled repair that operates on psoralen- and AP-ICLs. In this mechanism, CMG ubiquitylation by TRAIP leads to the recruitment of the NEIL3 DNA glycosylase, which cleaves one of the glycosyl bonds that form the ICL. Unhooking creates an abasic ("AP") site in one strand but avoids formation of a DSB. In the current proposal, we use egg extracts and mammalian cells to address key questions that arise from our prior work. In Aim 1, we ask how CMG ubiquitylation by TRAIP is coupled to replication fork convergence, a critical feature of TRAIP function that avoids premature replisome disassembly. In Aim 2, we address how the NEIL3 pathway avoids formation of DSBs, the central feature that distinguishes it from the FA pathway. In Aim 3, we study the mechanism of an alternative response to ICLs called "traverse," in which a single replication fork bypasses an intact ICL. The potential impact of these studies on human health is considerable because they will help create a solid foundation for the development of more effective cancer chemotherapies, as well as drugs that ameliorate the symptoms of Fanconi anemia.
概括 DNA链间交联(ICLS)共价连接DNA双螺旋的两条链,并且非常极端 细胞毒性。人们认为广泛使用的化学治疗剂(例如氮芥末,顺铂化合物)被认为作用 通过一代ICL。但是,肿瘤几乎总是对这些药物具有抵抗力,部分 由于DNA修复的上调。 ICL也由内源代谢产生(例如反应性 醛,无碱性部位)和无法修复内源性ICL似乎会导致人类疾病。为了 例如,在22种不同的范围基因中的任何一个中的突变使细胞对ICL敏感并引起范科尼 贫血(FA),其特征是骨髓衰竭和易感性升高 白血病和其他癌症。 fanc蛋白的ICL修复发生在S阶段,但它们的功能是如何的 未知。为了阐明ICL修复的机制,我们复制了含有含量特异性ICL的质粒 鸡蛋提取物。我们先前表明,这些提取物支持顺铂ICL修复,狂热蛋白。 维修要求将两个复制叉在ICL上汇合,这会触发泛素化和染色质 通过P97 ATPase卸载复制CMG解旋酶。 CMG删除后,Fanci-Fancd2 复合物刺激病变两侧的磷酸二酯主链中的双重切口 (“解钩”)ICL并创建一个双链DNA断裂(DSB),随后通过 同源重组。在最后一个资金期间,我们发现E3泛素连接酶Traip是 CMG在分叉收敛时的泛素化所必需的。有趣的是,尽管Traip一直是 与复制叉相关联,它仅在叉收敛上泛素化cmg。在最后一个周期中,我们也 发现了一种在牛皮岩和AP-ICL上运行的复制耦合修复的独特机制。在这个 通过TRAIP机制,CMG泛素化导致Neil3 DNA糖基酶的募集 切割形成ICL的糖基键之一。解开钩子会在一条链中创建一个abasic(“ AP”)站点 避免形成DSB。在当前的建议中,我们使用鸡蛋提取物和哺乳动物细胞来解决钥匙 我们先前的工作引起的问题。在AIM 1中,我们询问如何通过TRAIP耦合CMG泛素化 复制叉收敛,这是TRAIP功能的关键特征,避免了过早的重建体拆卸。 在AIM 2中,我们解决了Neil3途径如何避免形成DSB,这是区分的主要特征 它是从FA路径上进行的。在AIM 3中,我们研究了对ICL的替代响应的机制,称为“ Traverse”, 其中一个复制叉绕过完整的ICL。这些研究对人类健康的潜在影响 之所以相当大,是因为它们将有助于为发展更有效的癌症创造坚实的基础 化学疗法以及可以改善Fanconi贫血症状的药物。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
XPF-ERCC1 acts in Unhooking DNA interstrand crosslinks in cooperation with FANCD2 and FANCP/SLX4.
  • DOI:
    10.1016/j.molcel.2014.03.015
  • 发表时间:
    2014-05-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16
  • 作者:
    Douwel, Daisy Klein;Boonen, Rick A. C. M.;Long, David T.;Szypowska, Anna A.;Raschle, Markus;Walter, Johannes C.;Knipscheer, Puck
  • 通讯作者:
    Knipscheer, Puck
The Histone Chaperone FACT Induces Cas9 Multi-turnover Behavior and Modifies Genome Manipulation in Human Cells.
  • DOI:
    10.1016/j.molcel.2020.06.014
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16
  • 作者:
    Alan S. Wang;Leo C. Chen;R. A. Wu;R. A. Wu;Yvonne Hao;D. McSwiggen;Alec B Heckert;Christopher D. Richardson;Benjamin G. Gowen;Katelynn R. Kazane;J. Vu;S. Wyman;Jiyung J. Shin;X. Darzacq;Johannes C. Walter;Johannes C. Walter;Jacob E. Corn;Jacob E. Corn
  • 通讯作者:
    Alan S. Wang;Leo C. Chen;R. A. Wu;R. A. Wu;Yvonne Hao;D. McSwiggen;Alec B Heckert;Christopher D. Richardson;Benjamin G. Gowen;Katelynn R. Kazane;J. Vu;S. Wyman;Jiyung J. Shin;X. Darzacq;Johannes C. Walter;Johannes C. Walter;Jacob E. Corn;Jacob E. Corn
The CMG Helicase Bypasses DNA-Protein Cross-Links to Facilitate Their Repair
  • DOI:
    10.1016/j.cell.2018.10.053
  • 发表时间:
    2019-01-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    64.5
  • 作者:
    Sparks, Justin L.;Chistol, Gheorghe;Walter, Johannes C.
  • 通讯作者:
    Walter, Johannes C.
In silico protein interaction screening uncovers DONSON's role in replication initiation.
  • DOI:
    10.1126/science.adi3448
  • 发表时间:
    2023-09-22
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lim Y;Tamayo-Orrego L;Schmid E;Tarnauskaite Z;Kochenova OV;Gruar R;Muramatsu S;Lynch L;Schlie AV;Carroll PL;Chistol G;Reijns MAM;Kanemaki MT;Jackson AP;Walter JC
  • 通讯作者:
    Walter JC
DNA interstrand cross-link repair requires replication-fork convergence.
  • DOI:
    10.1038/nsmb.2956
  • 发表时间:
    2015-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.8
  • 作者:
    Zhang, Jieqiong;Dewar, James M.;Budzowska, Magda;Motnenko, Anna;Cohn, Martin A.;Walter, Johannes C.
  • 通讯作者:
    Walter, Johannes C.
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Johannes Walter其他文献

Johannes Walter的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Johannes Walter', 18)}}的其他基金

The Fanconi anemia pathway: role in DNA interstrand cross-link repair
范可尼贫血途径:在 DNA 链间交联修复中的作用
  • 批准号:
    8431745
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Mechanisms of DNA interstrand cross-link repair
DNA链间交联修复机制
  • 批准号:
    9247224
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
The Fanconi anemia pathway: role in DNA interstrand cross-link repair
范可尼贫血途径:在 DNA 链间交联修复中的作用
  • 批准号:
    8019492
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Mechanisms of DNA interstrand cross-link repair
DNA链间交联修复机制
  • 批准号:
    10392947
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
The Fanconi anemia pathway: role in DNA interstrand cross-link repair
范可尼贫血途径:在 DNA 链间交联修复中的作用
  • 批准号:
    7766535
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
The Fanconi anemia pathway: role in DNA interstrand cross-link repair
范可尼贫血途径:在 DNA 链间交联修复中的作用
  • 批准号:
    8213405
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Mechanisms of DNA interstrand cross-link repair
DNA链间交联修复机制
  • 批准号:
    9099349
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Mechanism of CRL4-Cdt2, an S phase-specific ubiquitin ligase
S 期特异性泛素连接酶 CRL4-Cdt2 的机制
  • 批准号:
    8852625
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Cell Cycle Regulation of Vertebrate DNA Replication
脊椎动物 DNA 复制的细胞周期调控
  • 批准号:
    7498477
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Mechanism of CRL4-Cdt2, an S phase-specific ubiquitin ligase
S 期特异性泛素连接酶 CRL4-Cdt2 的机制
  • 批准号:
    8641382
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:

相似国自然基金

NNMT调控METTL14/β-catenin信号轴促进食管鳞癌醛类VOCs产生的机制研究和检测模型的构建
  • 批准号:
    82303567
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
乙醛脱氢酶2调控醛类代谢-SIRT1-内质网应激通路抑制视网膜感光细胞凋亡的作用机制研究
  • 批准号:
    82301245
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
亚麻籽酚类化合物油相迁移对籽油C5-C9醛类特征香气生成的影响机制
  • 批准号:
    32360631
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
碱性离子液体插层木薯淀粉基多孔材料构筑及高湿下对醛类VOCs高选择性吸附
  • 批准号:
    22368005
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
绿色构筑金属硅化物用于电化学加氢生物质基醛类化合物
  • 批准号:
    22378434
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Development of a single-use, ready-to-use, sterile, dual chamber, dual syringe sprayable hydrogel to prevent postsurgical cardiac adhesions.
开发一次性、即用型、无菌、双室、双注射器可喷雾水凝胶,以防止术后心脏粘连。
  • 批准号:
    10669829
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
DNAzymes for Site-Specific DNA and RNA Nucleobase Modification
用于位点特异性 DNA 和 RNA 核碱基修饰的 DNAzyme
  • 批准号:
    10630686
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Methods for Isotope Labelling of Glycans
聚糖的同位素标记方法
  • 批准号:
    10511205
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Electronic cigarette derived free radicals, oxidative stress and inflammation in lung cancer development
电子烟衍生的自由基、氧化应激和炎症在肺癌发展中的作用
  • 批准号:
    10592334
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Electronic cigarette derived free radicals, oxidative stress and inflammation in lung cancer development
电子烟衍生的自由基、氧化应激和炎症在肺癌发展中的作用
  • 批准号:
    10431230
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了