Репаративная ДНК-полимераза eta (Polη) играет ключевую роль в мутагенезе при низких дозах УФ-облучения у дрожжей Saccharomyces cerevisiae

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В нормальных условиях и при воздействии малых доз мутагенов ключевым способом борьбы с повреждениями ДНК у бактериальных и эукариотических клеток является система толерантности к повреждениям ДНК (ТПД). Две различные ветви ТПД, ошибочная (translesion synthesis – TLS) и безошибочная (рекомбинационная), функционируют во всех эукариотических организмах. TLS вовлекает белковый комплекс полимеразы дзета (Polζ) (кодируемый генами REV1, REV3 и REV7) и полимеразу эта (Polη) (кодируемую геном RAD30); эти полимеразы эволюционно консервативны от дрожжей до человека. Мы показали, что при низких уровнях доз УФ-излучения решающую роль в мутагенезе играет высокая активность Polη, которая обходит подавляющее число оказавшихся на пути репликативной машины повреждений ДНК. Как в случае облучения высокими, так и низкими дозами УФ-лучей большую роль в индуцированном мутагенезе играет чекпойнт. Однако функции генов, участвующих в регуляции УФ-индуцированного мутагенеза при низких и высоких дозах, часто различаются. Инактивация гена RAD30 при низких дозах приводит к повышенному уровню индуцированного мутагенеза, а при высоких дозах мутагенез практически не отличается от уровня штамма дикого типа. Делеции генов HIM1, HSM3 и HIF1, наоборот, снижают высокий уровень мутагенеза, характерный для высоких доз, до уровня штамма дикого типа при низких дозах. Эти различия, по-видимому, характеризуют локальный и глобальный чекпойнт.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. А. Алексеева

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”; Курчатовский геномный центр – ПИЯФ

Автор, ответственный за переписку.
Email: alekseeva_ea@pnpi.nrcki.ru
Россия, Ленинградская область, Гатчина, 188300; Ленинградская область, Гатчина, 188300

Т. А. Евстюхина

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”; Курчатовский геномный центр – ПИЯФ

Email: alekseeva_ea@pnpi.nrcki.ru
Россия, Ленинградская область, Гатчина, 188300; Ленинградская область, Гатчина, 188300

И. И. Скобелева

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: alekseeva_ea@pnpi.nrcki.ru
Россия, Ленинградская область, Гатчина, 188300

В. Т. Пешехонов

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”; Курчатовский геномный центр – ПИЯФ

Email: alekseeva_ea@pnpi.nrcki.ru
Россия, Ленинградская область, Гатчина, 188300; Ленинградская область, Гатчина, 188300

В. Г. Королев

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”; Курчатовский геномный центр – ПИЯФ

Email: alekseeva_ea@pnpi.nrcki.ru
Россия, Ленинградская область, Гатчина, 188300; Ленинградская область, Гатчина, 188300

Список литературы

  1. Lazzaro F., Giannattasio M., Puddu F. et al. Checkpoint mechanisms at the intersection between DNA damage and repair // DNA Repair. 2009. V. 8. P. 1055–1067. doi: 10.1016/j.dnarep.2009.04.022
  2. Prakash L. Characterization of postreplication repair in Saccharomyces cerevisiae and effects of rad6, rad18, rev3 and rad52 mutations // Mol. Gen. Genet. 1981. V. 184. P. 471–478. doi: 10.1007/BF00352525
  3. Baynton K., Bresson-Roy A., Fuchs R.P.P. Analysis of damage tolerance pathways in Saccharomyces cerevisiae: A requirement for Rev3 DNA polymerase in translesion synthesis // Mol. Cell. Biol. 1998. V. 18. P. 960–966. doi: 10.1128/MCB.18.2.960
  4. Hishida T., Kubota Y., Carr A.M., Iwasaki H. RAD6–RAD18–RAD5-pathway-dependent tolerance to chronic low-dose ultraviolet light // Nature. 2009. V. 457. P. 612–615. doi: 10.1038/nature07580
  5. Huang D., Piening B.D., Paulovich A.G. The preference for error-free postreplication repair in Saccharomyces cerevisiae exposed to low-dose methyl methanesulfonate is cell cycle dependent // Mol. Cell. Biol. 2013. V. 33. P. 1515–1527. doi: 10.1128/MCB01392-12
  6. Zhang H., Lawrence C.W. The error-free component of the RAD6/RAD18 DNA damage tolerance pathway of budding yeast employs sister-strand recombination // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2005. V. 102. P. 15954–15959. doi: 10.1073/pnas.0504586102
  7. Forey R., Poveda A., Sharma S. et al. Mec1 is activated at the onset of normal S phase by low-dNTP pools impending DNA replication // Mol. Cell. 2020. V. 78. P. 396–410. doi: 10.1016/molcel.2020.02.021
  8. Tercero J.A., Longhese M.P., Diffley J.F. A central role for DNA replication forks in checkpoint activation and response // Mol. Cell. 2003. V. 11. P. 1323–1336. doi: 10.1016/s1097-2765(03)00169-2
  9. Захаров И.А., Кожин С.А., Кожина Т.А. и др. Сборник методик по генетике дрожжей-сахаромицетов. Л.: Наука, 1984, изд. 2-е. 144 с.
  10. Fedorova I.V., Kovaltzova S.V., Gracheva L.M. et al. Requirement of HSM3 gene for spontaneous mutagenesis in Saccharomyces cerevisiae // Mutat. Res. 2004. V. 554. P. 65–75. doi: 10.1016/j.mrfmmm.2004.03.003
  11. Evstyukhina T.A., Alekseeva E.A., Fedorov D.V. et al. Genetic analysis of the Hsm3 protein function in yeast Saccharomyces cerevisiae NuB4 complex // Genes. 2021. V. 12. doi: 10.3390/ genes12071083
  12. Evstyukhina T.A., Alekseeva E.A., Peshekhonov V.T. et al. The role of chromatin assembly factors in induced mutagenesis at low levels of DNA damage // Genes. 2023. V. 14. doi: 10.3390/genes14061242
  13. Johnson R.E., Prakash S., Prakash L. Efficient bypass of a thymine-thymine dimer by yeast DNA polymerase, Polη // Science. 1999. V. 283. P. 1001–1004. doi: 10.1126/science.283.5404.1001
  14. Prakash S., Johnson R.E., Prakash L. Eukaryotic translesion synthesis DNA polymerases: specificity of structure and function // Annu. Rev. Biochem. 2005. V. 74. P. 317–353. doi: 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133250
  15. Wang Z., Xiao W. Distinct requirement for budding yeast Rev1 and Polη in translesion DNA synthesis across different types of DNA damage // Curr. Genet. 2020. V. 5. P. 1019–1028. doi: 10.1007/s00294-020-01092-w
  16. Kozmin S.G., Pavlov Y.I., Kunkel T.A., Sage E. Roles of Saccharomyces cerevisiae DNA polymerases Polη and Polζ in response to irradiation by simulated sunlight // Nucl. Acids Res. 2003. 2003. V. 31. P. 4541–4552. doi: 10.1093/nar/gkg489
  17. Sobolevska A., Halas A., Plachta M. et al. Regulation of the abudance of Y-family polymerases in the cell cycle of budding yeast in response to DNA damage // Curr. Genet. 2020. V. 66. P. 749–763. doi: 10.1007/s00294-020-01061-3
  18. Alekseeva E.A., Evstyukhina T.A., Peshekhonov V.T. et al. The Role of the RPD3 complex of Saccharomyces cerevisiae yeast in the activation of UV-induced expression of RNR complex genes // J. Biomed. Res. Environ. Sc. 2024. V. 5. P. 360–372. doi: 10.37871/jbres1902
  19. Alekseeva E.A., Evstyukhina T.A., Peshekhonov V.T., Korolev V.G. Participation of the HIM1 gene of yeast Saccharomyces cerevisiae in the error-free branch of post-replicative repair and role Polη in him1-dependent mutagenesis // Curr. Genet. 2021. V. 67. P. 141–151. doi: 10.1007/s00294-020-01115-6
  20. Zhao X., Chabes A., Domkin V. et al. The ribonucleotide reductase inhibitor Sml1 is a new target of the Mec1/Rad53 kinase cascade during growth and in response to DNA damage // EMBO J. 2001. V. 20. P. 3544–3553. doi: 10.1093/emboj/20.13.3544
  21. Chabes A., Georgieva B., Domkin V. et al. Survival of DNA damage in yeast directly depends on increased dNTP levels allowed by relaxed feedback inhibition of ribonucleotide reductase // Cell. 2003. V. 112. P. 391–401. doi: 10.1016/s0092-8674(03)00075-8
  22. Haracska L., Johnson R.E., Prakash L., Prakash S. Efficient and accurate replication in the presence of 7,8-dihidro-8-oxoguanine bt DNA polymerase eta // Nature genet. 2000. V. 25. P. 458–461. doi: 10.1038/78169
  23. Watanabe K., Tateishi S., Kawasuji M. et al. Rad18 guides poleta to replication stalling sites through physical interaction and PCNA monoubiquitination // EMBO J. 2004. V. 23. P. 3886–3896. doi: 10.1038/sj.emboj.7600383.
  24. Durando M., Tateishi S., Vaziri C. A non-catalytic role of DNA polymerase eta in recruiting Rad18 and promoting PCNA monoubiquitination at stalled replication forks // Nucl. Acids Res. 2013. V. 41. P. 3079–3093. doi: 10.1093/nar/gkt016
  25. Ripley B.M., Gildenberg M.S., Washington M.T. Control of DNA damage bypass by ubiquitylation of PCNA // Genes. 2020. V. 11. P. 138. doi.org/10.3390/genes11020138
  26. Fedorova I.V., Gracheva L.M., Kovaltzova S.V. et al. The yeast HSM3 gene acts in one of the mismatch repair pathways // Genetics. 1998. V. 148. P. 963–973. doi: 10.1093/genetics/148.3.963

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Чувствительность к УФ-свету и частота УФ-индуцированного мутагенеза в локусе CAN1 у штамма дикого типа и мутантных штаммов rad30Δ, pms1Δ и pms1Δ rad30Δ при обработке дозами 7, 14 и 21 Дж/м² ультрафиолетового излучения. На графиках показаны стандартные ошибки среднего значения (± SEM), полученные в результате пяти независимых экспериментов.

Скачать (178KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Чувствительность к УФ-свету и частота УФ-индуцированного мутагенеза в локусе CAN1 у штамма дикого типа и мутантных штаммов rad30Δ, him1Δ и him1Δ rad30Δ при обработке дозами 7, 14 и 21 Дж/м² ультрафиолетового излучения. На графиках показаны стандартные ошибки среднего значения (± SEM), полученные в результате пяти независимых экспериментов.

Скачать (189KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Относительная нормализованная экспрессия гена RNR3 в штамме дикого типа и мутантных штаммах him1Δ и hif1Δ до и после облучения их ультрафиолетовым светом (после УФ-облучения клетки выдерживали в течение четырех часов при 30 °C в термостате для индукции), доза УФ-излучения составляла 14 Дж/м²; * р < 0,05, t-критерий Стьюдента.

Скачать (108KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Чувствительность к УФ-свету и частота УФ-индуцированного мутагенеза в локусе CAN1 у штамма дикого типа и мутантных штаммов rad30Δ, hsm3Δ, hif1Δ, hsm3Δ rad30Δ и hif1Δ rad30Δ при обработке дозами 7, 14 и 21 Дж/м² ультрафиолетового излучения. На графиках показаны стандартные ошибки среднего значения (± SEM), полученные в результате пяти независимых экспериментов.

Скачать (253KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Чувствительность к УФ-свету и частота УФ-индуцированного мутагенеза в локусе CAN1 у штамма дикого типа и мутантных штаммов rad30Δ, sml1Δ, rad53 + HA-F, sml1Δ rad30Δ и rad53 + HA-F rad30Δ при обработке дозами 7, 14 и 21 Дж/м² ультрафиолетового излучения. На графиках показаны стандартные ошибки среднего значения (± SEM), полученные в результате пяти независимых экспериментов.

Скачать (230KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Чувствительность к УФ-свету и частота УФ-индуцированного мутагенеза в локусе CAN1 у штамма дикого типа и мутантного штамма hat1Δ при обработке дозами 7, 14 и 21 Дж/м² ультрафиолетового излучения. На графиках показаны стандартные ошибки среднего значения (± SEM), полученные в результате пяти независимых экспериментов.

Скачать (139KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».