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1.
Mol Cell ; 65(2): 247-259, 2017 Jan 19.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-27986371

RESUMO

Monoubiquitination and deubiquitination of FANCD2:FANCI heterodimer is central to DNA repair in a pathway that is defective in the cancer predisposition syndrome Fanconi anemia (FA). The "FA core complex" contains the RING-E3 ligase FANCL and seven other essential proteins that are mutated in various FA subtypes. Here, we purified recombinant FA core complex to reveal the function of these other proteins. The complex contains two spatially separate FANCL molecules that are dimerized by FANCB and FAAP100. FANCC and FANCE act as substrate receptors and restrict monoubiquitination to the FANCD2:FANCI heterodimer in only a DNA-bound form. FANCA and FANCG are dispensable for maximal in vitro ubiquitination. Finally, we show that the reversal of this reaction by the USP1:UAF1 deubiquitinase only occurs when DNA is disengaged. Our work reveals the mechanistic basis for temporal and spatial control of FANCD2:FANCI monoubiquitination that is critical for chemotherapy responses and prevention of Fanconi anemia.


Assuntos
Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/metabolismo , Anemia de Fanconi/metabolismo , Ubiquitinação , Linhagem Celular , DNA/genética , DNA/metabolismo , Proteínas de Ligação a DNA/metabolismo , Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação A da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação C da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação E da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação G da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/genética , Humanos , Proteína 2 Inibidora de Diferenciação/metabolismo , Complexos Multiproteicos , Proteínas Nucleares/metabolismo , Ligação Proteica , Multimerização Proteica , Proteínas Recombinantes/metabolismo , Especificidade por Substrato , Fatores de Tempo , Transfecção , Proteases Específicas de Ubiquitina/metabolismo
2.
Nat Chem Biol ; 16(3): 291-301, 2020 03.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-31873223

RESUMO

DNA-damage repair is implemented by proteins that are coordinated by specialized molecular signals. One such signal in the Fanconi anemia (FA) pathway for the repair of DNA interstrand crosslinks is the site-specific monoubiquitination of FANCD2 and FANCI. The signal is mediated by a multiprotein FA core complex (FA-CC) however, the mechanics for precise ubiquitination remain elusive. We show that FANCL, the RING-bearing module in FA-CC, allosterically activates its cognate ubiqutin-conjugating enzyme E2 UBE2T to drive site-specific FANCD2 ubiquitination. Unlike typical RING E3 ligases, FANCL catalyzes ubiquitination by rewiring the intraresidue network of UBE2T to influence the active site. Consequently, a basic triad unique to UBE2T engages a structured acidic patch near the target lysine on FANCD2. This three-dimensional complementarity, between the E2 active site and substrate surface, induced by FANCL is central to site-specific monoubiquitination in the FA pathway. Furthermore, the allosteric network of UBE2T can be engineered to enhance FANCL-catalyzed FANCD2-FANCI di-monoubiquitination without compromising site specificity.


Assuntos
Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Regulação Alostérica/fisiologia , Sequência de Aminoácidos , Dano ao DNA , Reparo do DNA , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/fisiologia , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/fisiologia , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/fisiologia , Humanos , Ligação Proteica , Especificidade por Substrato , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/metabolismo , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/fisiologia , Ubiquitinação
3.
Mol Cell ; 54(5): 858-69, 2014 Jun 05.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-24905007

RESUMO

Fanconi anaemia (FA) is a cancer predisposition syndrome characterized by cellular sensitivity to DNA interstrand crosslinkers. The molecular defect in FA is an impaired DNA repair pathway. The critical event in activating this pathway is monoubiquitination of FANCD2. In vivo, a multisubunit FA core complex catalyzes this step, but its mechanism is unclear. Here, we report purification of a native avian FA core complex and biochemical reconstitution of FANCD2 monoubiquitination. This demonstrates that the catalytic FANCL E3 ligase subunit must be embedded within the complex for maximal activity and site specificity. We genetically and biochemically define a minimal subcomplex comprising just three proteins (FANCB, FANCL, and FAAP100) that functions as the monoubiquitination module. Residual FANCD2 monoubiquitination activity is retained in cells defective for other FA core complex subunits. This work describes the in vitro reconstitution and characterization of this multisubunit monoubiquitin E3 ligase, providing key insight into the conserved FA DNA repair pathway.


Assuntos
Proteínas Aviárias/metabolismo , Galinhas/genética , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/metabolismo , Ubiquitinação , Animais , Proteínas Aviárias/química , Proteínas Aviárias/genética , Linhagem Celular , Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/química , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/química , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/química , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/genética , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/metabolismo , Humanos , Proteases Específicas de Ubiquitina/genética , Proteases Específicas de Ubiquitina/metabolismo
4.
Hum Mutat ; 41(5): 1033-1041, 2020 05.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-32048394

RESUMO

The Fanconi anemia (FA) pathway is mainly involved in DNA interstrand crosslinks (ICLs) repair in the genome. Several FA genes, including FANCD1/BRCA2, FANCM, and FANCU/XRCC2, have been identified as causative genes for premature ovary insufficiency (POI). Fanconi anemia group L protein (FANCL) cooperates with FANCT/UBE2T to ubiquitinate the FANCI-D2 dimer, which is a crucial event in the process of ICLs repair. Fancl-knockout mice phenocopy human POI, but the role of FANCL mutations in POI pathogenesis has not been confirmed. In the present work, potentially pathogenic mutations in the FANCL gene were screened in 200 Chinese patients with idiopathic POI and in 200 matched controls. Two novel heterozygous frameshift mutations, c.1048_1051delGTCT (p.Gln350Valfs*18) and c.739dupA (p.Met247Asnfs*4), were identified in the FANCL gene in POI patients but not in controls. Wild-type FANCL protein was predominantly localized in the nuclei, while both mutant FANCL proteins were retained in the cytoplasm. In addition, the FANCL variants exhibited impaired ubiquitin-ligase activity and compromised DNA repair ability after mitomycin C treatment. Furthermore, the FANCL variants were deleterious and might be associated with haploinsufficiency. Our results show that FANCL mutations are potentially causative for POI by disrupting DNA damage repair processes.


Assuntos
Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/genética , Estudos de Associação Genética , Predisposição Genética para Doença , Mutação , Insuficiência Ovariana Primária/diagnóstico , Insuficiência Ovariana Primária/genética , Adulto , Biomarcadores , Linhagem Celular , Dano ao DNA , Reparo do DNA , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Feminino , Mutação da Fase de Leitura , Técnicas de Silenciamento de Genes , Estudos de Associação Genética/métodos , Heterozigoto , Humanos , Insuficiência Ovariana Primária/metabolismo , Transporte Proteico , Interferência de RNA , Fatores de Risco , Ubiquitina-Proteína Ligases/metabolismo , Ubiquitinação , Adulto Jovem
5.
Am J Hum Genet ; 96(6): 1001-7, 2015 Jun 04.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-26046368

RESUMO

Fanconi anemia (FA) is a rare genetic disorder characterized by genome instability, increased cancer susceptibility, progressive bone marrow failure (BMF), and various developmental abnormalities resulting from the defective FA pathway. FA is caused by mutations in genes that mediate repair processes of interstrand crosslinks and/or DNA adducts generated by endogenous aldehydes. The UBE2T E2 ubiquitin conjugating enzyme acts in FANCD2/FANCI monoubiquitination, a critical event in the pathway. Here we identified two unrelated FA-affected individuals, each harboring biallelic mutations in UBE2T. They both produced a defective UBE2T protein with the same missense alteration (p.Gln2Glu) that abolished FANCD2 monoubiquitination and interaction with FANCL. We suggest this FA complementation group be named FA-T.


Assuntos
Anemia de Fanconi/genética , Anemia de Fanconi/patologia , Modelos Moleculares , Mutação de Sentido Incorreto/genética , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/genética , Sequência de Aminoácidos , Sequência de Bases , Criança , Pré-Escolar , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Feminino , Componentes do Gene , Genótipo , Humanos , Japão , Masculino , Dados de Sequência Molecular , Linhagem , Conformação Proteica , Alinhamento de Sequência , Análise de Sequência de DNA , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/química , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/metabolismo , Ubiquitinação/genética
6.
J Proteome Res ; 15(4): 1333-41, 2016 Apr 01.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-26956768

RESUMO

Metabolic profiling has great potential to help the diagnosis and prognosis of cancer patients. Fanconi Anemia (FA) tumor-suppressor signaling has been instrumental in understanding human tumorigenesis. However, this instrumental understanding has never been demonstrated at the metabolic level. Here, we show that impaired FA signaling can lead cells to exhibit metabolic signatures of tumorigenesis. This is consistent with our original studies of the roles of FA signaling in suppressing non-FA tumorigenesis at functional and genetic levels. Using ultraperformance liquid chromatography-mass spectroscopy and gas chromatography-mass spectrometry, we characterized metabolic alterations in bladder cancer cells carrying an intact or impaired FA pathway. The latter was obtained by ectopically expressing FAVL (FAVL-high), which we previously found to be capable of inactivating FA signaling. A total of 18 metabolites, end products of cell proliferation or apoptosis, were significantly different between FAVL-high and -low cells. Methionine, phenylalanine, and threonine, resulting from a tumorigenic process, were substantially increased in FAVL-high cells. With this study, we achieved genomic, functional, and metabolomic characterization of the roles of FA signaling in the development of human cancer. Furthermore, this study provides novel insights into how to translate FA basic research into strategies for producing effective biomarkers in human cancer diagnosis and prognosis.


Assuntos
Transformação Celular Neoplásica/metabolismo , Células Epiteliais/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/genética , Metaboloma , Transdução de Sinais , Processamento Alternativo , Apoptose , Linhagem Celular Tumoral , Proliferação de Células , Transformação Celular Neoplásica/genética , Transformação Celular Neoplásica/patologia , Cromatografia Líquida , Células Epiteliais/patologia , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Expressão Gênica , Humanos , Espectrometria de Massas , Metionina/metabolismo , Fenilalanina/metabolismo , Isoformas de Proteínas/genética , Isoformas de Proteínas/metabolismo , Treonina/metabolismo , Transgenes
7.
J Biol Chem ; 290(34): 20995-21006, 2015 Aug 21.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-26149689

RESUMO

The Fanconi Anemia (FA) DNA repair pathway is essential for the recognition and repair of DNA interstrand crosslinks (ICL). Inefficient repair of these ICL can lead to leukemia and bone marrow failure. A critical step in the pathway is the monoubiquitination of FANCD2 by the RING E3 ligase FANCL. FANCL comprises 3 domains, a RING domain that interacts with E2 conjugating enzymes, a central domain required for substrate interaction, and an N-terminal E2-like fold (ELF) domain. The ELF domain is found in all FANCL homologues, yet the function of the domain remains unknown. We report here that the ELF domain of FANCL is required to mediate a non-covalent interaction between FANCL and ubiquitin. The interaction involves the canonical Ile44 patch on ubiquitin, and a functionally conserved patch on FANCL. We show that the interaction is not necessary for the recognition of the core complex, it does not enhance the interaction between FANCL and Ube2T, and is not required for FANCD2 monoubiquitination in vitro. However, we demonstrate that the ELF domain is required to promote efficient DNA damage-induced FANCD2 monoubiquitination in vertebrate cells, suggesting an important function of ubiquitin binding by FANCL in vivo.


Assuntos
Reparo do DNA , Proteínas de Drosophila/química , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/química , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/química , Ubiquitina/química , Proteínas de Xenopus/química , Sequência de Aminoácidos , Animais , Sítios de Ligação , Proteínas de Drosophila/genética , Proteínas de Drosophila/metabolismo , Drosophila melanogaster , Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/genética , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/metabolismo , Regulação da Expressão Gênica , Humanos , Modelos Moleculares , Dados de Sequência Molecular , Ligação Proteica , Dobramento de Proteína , Domínios e Motivos de Interação entre Proteínas , Estrutura Secundária de Proteína , Proteínas Recombinantes/química , Proteínas Recombinantes/genética , Proteínas Recombinantes/metabolismo , Alinhamento de Sequência , Transdução de Sinais , Ubiquitina/genética , Ubiquitina/metabolismo , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/genética , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/metabolismo , Ubiquitinação , Proteínas de Xenopus/genética , Proteínas de Xenopus/metabolismo , Xenopus laevis
8.
Mol Cell ; 32(6): 767-77, 2008 Dec 26.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-19111657

RESUMO

A key step in the Fanconi anemia (FA) tumor suppressor pathway is the site-specific monoubiquitination of the FANCD2 protein. Genetic studies indicate that this crucial modification requires eight known FA gene products and the E2-conjugating enzyme Ube2t. Here, we minimally reconstitute this monoubiquitination reaction with Ube2t and the FANCL protein, revealing that monoubiquitination is stimulated by a conserved RWD-like domain in FANCL. Furthermore, addition of the FANCI protein enhances monoubiquitination and also restricts it to the in vivo substrate lysine residue on FANCD2. This work therefore establishes a system that provides mechanistic insight into the functions of FANCL and FANCI in the catalysis of FANCD2 monoubiquitination.


Assuntos
Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/metabolismo , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/metabolismo , Ubiquitinação , Sequência de Aminoácidos , Animais , Linhagem Celular , Galinhas , Sequência Conservada , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/química , Humanos , Dados de Sequência Molecular , Estrutura Terciária de Proteína , Especificidade por Substrato
9.
J Biol Chem ; 289(10): 7003-7010, 2014 Mar 07.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-24451376

RESUMO

Fanconi anemia (FA) is a genome instability syndrome characterized by bone marrow failure and cellular hypersensitivity to DNA cross-linking agents. In response to DNA damage, the FA pathway is activated through the cooperation of 16 FA proteins. A central player in the pathway is a multisubunit E3 ubiquitin ligase complex or the FA core complex, which monoubiquitinates its substrates FANCD2 and FANCI. FANCE, a subunit of the FA core complex, plays an essential role by promoting the integrity of the complex and by directly recognizing FANCD2. To delineate its role in substrate ubiquitination from the core complex assembly, we analyzed a series of mutations within FANCE. We report that a phenylalanine located at the highly conserved extreme C terminus, referred to as Phe-522, is a critical residue for mediating the monoubiquitination of the FANCD2-FANCI complex. Using the FANCE mutant that specifically disrupts the FANCE-FANCD2 interaction as a tool, we found that the interaction-deficient mutant conferred cellular sensitivity in reconstituted FANCE-deficient cells to a similar degree as FANCE null cells, suggesting the significance of the FANCE-FANCD2 interaction in promoting cisplatin resistance. Intriguingly, ectopic expression of the FANCE C terminus fragment alone in FA normal cells disrupts DNA repair, consolidating the importance of the FANCE-FANCD2 interaction in the DNA cross-link repair.


Assuntos
Reparo do DNA , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação E da Anemia de Fanconi/metabolismo , Anemia de Fanconi/metabolismo , Ubiquitina-Proteína Ligases/metabolismo , Sequência de Aminoácidos , Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação E da Anemia de Fanconi/química , Proteína do Grupo de Complementação E da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Células HEK293 , Células HeLa , Humanos , Dados de Sequência Molecular , Fenilalanina/química , Fenilalanina/genética , Fenilalanina/metabolismo , Estrutura Terciária de Proteína , Ubiquitinação
10.
J Biomed Sci ; 22: 77, 2015 Sep 18.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-26385482

RESUMO

BACKGROUND: Cisplatin is one of the most commonly used chemotherapy agent for lung cancer. The therapeutic efficacy of cisplatin is limited by the development of resistance. In this study, we test the effect of RNA interference (RNAi) targeting Fanconi anemia (FA)/BRCA pathway upstream genes on the sensitivity of cisplatin-sensitive (A549 and SK-MES-1) and -resistant (A549/DDP) lung cancer cells to cisplatin. RESULT: Using small interfering RNA (siRNA), knockdown of FANCF, FANCL, or FANCD2 inhibited function of the FA/BRCA pathway in A549, A549/DDP and SK-MES-1 cells, and potentiated sensitivity of the three cells to cisplatin. The extent of proliferation inhibition induced by cisplatin after knockdown of FANCF and/or FANCL in A549/DDP cells was significantly greater than in A549 and SK-MES-1 cells, suggesting that depletion of FANCF and/or FANCL can reverse resistance of cisplatin-resistant lung cancer cells to cisplatin. Furthermore, knockdown of FANCL resulted in higher cisplatin sensitivity and dramatically elevated apoptosis rates compared with knockdown of FANCF in A549/DDP cells, indicating that FANCL play an important role in the repair of cisplatin-induced DNA damage. CONCLUSION: Knockdown of FANCF, FANCL, or FANCD2 by RNAi could synergize the effect of cisplatin on suppressing cell proliferation in cisplatin-resistant lung cancer cells through inhibition of FA/BRCA pathway.


Assuntos
Proteína BRCA1 , Cisplatino/farmacologia , Resistencia a Medicamentos Antineoplásicos , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi , Proteína do Grupo de Complementação F da Anemia de Fanconi , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi , Neoplasias Pulmonares , Interferência de RNA , Transdução de Sinais , Proteína BRCA1/antagonistas & inibidores , Proteína BRCA1/genética , Proteína BRCA1/metabolismo , Linhagem Celular Tumoral , Resistencia a Medicamentos Antineoplásicos/efeitos dos fármacos , Resistencia a Medicamentos Antineoplásicos/genética , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/antagonistas & inibidores , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação F da Anemia de Fanconi/antagonistas & inibidores , Proteína do Grupo de Complementação F da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação F da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/antagonistas & inibidores , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Humanos , Neoplasias Pulmonares/tratamento farmacológico , Neoplasias Pulmonares/genética , Neoplasias Pulmonares/metabolismo , Neoplasias Pulmonares/patologia , Transdução de Sinais/efeitos dos fármacos , Transdução de Sinais/genética
11.
Blood ; 120(2): 323-34, 2012 Jul 12.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-22653977

RESUMO

Bone marrow failure is a nearly universal complication of Fanconi anemia. The proteins encoded by FANC genes are involved in DNA damage responses through the formation of a multisubunit nuclear complex that facilitates the E3 ubiquitin ligase activity of FANCL. However, it is not known whether loss of E3 ubiquitin ligase activity accounts for the hematopoietic stem cell defects characteristic of Fanconi anemia. Here we provide evidence that FANCL increases the activity and expression of ß-catenin, a key pluripotency factor in hematopoietic stem cells. We show that FANCL ubiquitinates ß-catenin with atypical ubiquitin chain extension known to have nonproteolytic functions. Specifically, ß-catenin modified with lysine-11 ubiquitin chain extension efficiently activates a lymphocyte enhancer-binding factor-T cell factor reporter. We also show that FANCL-deficient cells display diminished capacity to activate ß-catenin leading to reduced transcription of Wnt-responsive targets c-Myc and Cyclin D1. Suppression of FANCL expression in normal human CD34(+) stem and progenitor cells results in fewer ß-catenin active cells and inhibits expansion of multilineage progenitors. Together, these results suggest that diminished Wnt/ß-catenin signaling may be an underlying molecular defect in FANCL-deficient hematopoietic stem cells leading to their accelerated loss.


Assuntos
Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , beta Catenina/metabolismo , Animais , Linhagem Celular , Núcleo Celular/metabolismo , Ciclina D1/metabolismo , Anemia de Fanconi/etiologia , Anemia de Fanconi/genética , Anemia de Fanconi/metabolismo , Anemia de Fanconi/patologia , Proteína do Grupo de Complementação C da Anemia de Fanconi/deficiência , Proteína do Grupo de Complementação C da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação C da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/deficiência , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/genética , Sangue Fetal/citologia , Sangue Fetal/metabolismo , Células HEK293 , Células-Tronco Hematopoéticas/metabolismo , Células-Tronco Hematopoéticas/patologia , Humanos , Camundongos , Camundongos Knockout , Modelos Biológicos , Células-Tronco Pluripotentes/metabolismo , Células-Tronco Pluripotentes/patologia , Proteínas Recombinantes/genética , Proteínas Recombinantes/metabolismo , Transdução de Sinais , Fatores de Transcrição TCF/metabolismo , Ubiquitinação , beta Catenina/química
12.
Nat Commun ; 15(1): 7076, 2024 Aug 16.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-39152113

RESUMO

During the repair of interstrand crosslinks (ICLs) a DNA double-strand break (DSB) is generated. The Fanconi anemia (FA) core complex, which is recruited to ICLs, promotes high-fidelity repair of this DSB by homologous recombination (HR). However, whether the FA core complex also promotes HR at ICL-independent DSBs, for example induced by ionizing irradiation or nucleases, remains controversial. Here, we identified the FA core complex members FANCL and Ube2T as HR-promoting factors in a CRISPR/Cas9-based screen. Using isogenic cell line models, we further demonstrated an HR-promoting function of FANCL and Ube2T, and of their ubiquitination substrate FANCD2. We show that FANCL and Ube2T localize at DSBs in a FANCM-dependent manner, and are required for the DSB accumulation of FANCD2. Mechanistically, we demonstrate that FANCL ubiquitin ligase activity is required for the accumulation of CtIP at DSBs, thereby promoting end resection and Rad51 loading. Together, these data demonstrate a dual genome maintenance function of the FA core complex and FANCD2 in promoting repair of both ICLs and DSBs.


Assuntos
Quebras de DNA de Cadeia Dupla , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi , Recombinação Homóloga , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina , Humanos , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/genética , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/metabolismo , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/genética , Proteínas Nucleares/metabolismo , Proteínas Nucleares/genética , Proteínas de Transporte/metabolismo , Proteínas de Transporte/genética , Sistemas CRISPR-Cas , Ubiquitinação , Anemia de Fanconi/genética , Anemia de Fanconi/metabolismo , Endodesoxirribonucleases/metabolismo , Endodesoxirribonucleases/genética , Células HEK293 , Reparo de DNA por Recombinação , Reparo do DNA , Reparo do DNA por Junção de Extremidades , DNA Helicases
13.
J Biol Chem ; 286(37): 32628-37, 2011 Sep 16.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-21775430

RESUMO

The Fanconi anemia (FA) pathway is essential for the repair of DNA interstrand cross-links. At the heart of this pathway is the monoubiquitination of the FANCI-FANCD2 (ID) complex by the multiprotein "core complex" containing the E3 ubiquitin ligase FANCL. Vertebrate organisms have the eight-protein core complex, whereas invertebrates apparently do not. We report here the structure of the central domain of human FANCL in comparison with the recently solved Drosophila melanogaster FANCL. Our data represent the first structural detail into the catalytic core of the human system and reveal that the central fold of FANCL is conserved between species. However, there are macromolecular differences between the FANCL proteins that may account for the apparent distinctions in core complex requirements between the vertebrate and invertebrate FA pathways. In addition, we characterize the binding of human FANCL with its partners, Ube2t, FANCD2, and FANCI. Mutational analysis reveals which residues are required for substrate binding, and we also show the domain required for E2 binding.


Assuntos
Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/química , Anemia de Fanconi/enzimologia , Dobramento de Proteína , Animais , Drosophila melanogaster , Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/química , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Humanos , Mutação , Mapeamento de Peptídeos , Ligação Proteica , Estrutura Quaternária de Proteína , Estrutura Terciária de Proteína , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/química , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/genética , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/metabolismo
14.
Genes Cells ; 16(6): 714-27, 2011 Jun.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-21605288

RESUMO

Defects in the FANCJ/BRIP1 helicase gene are associated with genome instability disorders such as familial breast cancer or Fanconi anemia (FA). Although FANCJ has an in vitro activity to resolve G-quadruplex (G4) structures, and FANCJ ortholog in C. elegans prevents G4-associated deletions during replication, how FANCJ loss affects genome integrity in higher organisms remains unclear. Here, we report that FANCJ, but not other FA genes FANCD2 or FANCC, protected against large-scale genomic deletion that occurred frequently at the rearranged immunoglobulin heavy chain (IgH) locus in chicken DT40 cell line, suggesting that FancJ protects the genome independently of the FA ubiquitination pathway. In a more unbiased approach using array-comparative genomic hybridization, we identified de novo deletions as well as amplifications in fancj cells kept in culture for 2 months. A cluster of G4 sequence motifs was found near the breakpoint of one amplified region, but G4 sequence motifs were not detected at the breakpoints of two deleted regions. These results collectively suggest that, unlike in C. elegans, actions of vertebrate FANCJ to promote genome stability may not be limited to protection against the G4-mediated gene deletions.


Assuntos
Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Instabilidade Genômica/genética , RNA Helicases/metabolismo , Animais , Sequência de Bases , Linhagem Celular , Galinhas , Hibridização Genômica Comparativa , Proteína do Grupo de Complementação C da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/genética , Quadruplex G , Amplificação de Genes/genética , Conversão Gênica/genética , Deleção de Genes , Ordem dos Genes , Rearranjo Gênico/genética , Marcação de Genes , Cadeias Pesadas de Imunoglobulinas/genética , Cadeias Leves de Imunoglobulina/genética , Dados de Sequência Molecular , Nucleosídeo Desaminases/genética , Nucleosídeo Desaminases/metabolismo , RNA Helicases/genética , Alinhamento de Sequência
15.
Biosci Rep ; 40(6)2020 06 26.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-32420600

RESUMO

Fanconi Anemia (FA) is a rare genetic disorder characterized by developmental defects, bone marrow failure and high predisposition to cancer. The FA DNA repair pathway is required in humans to coordinate repair of DNA interstrand cross-links. The central event in the activation of the pathway is the monoubiquitination of FANCD2 and FANCI by the E2-E3 pair, Ube2T-FANCL, with the central UBC-RWD (URD) domain of FANCL recognizing the substrates. Whole genome sequencing studies of cancer cells from patients identified point mutations in the FANCL URD domain. We analysed 17 such variants of FANCL, including known substrate binding mutants (W212A, W214A and L248A, F252A, L254A, I265A), a FA mutation (R221C) and 14 cancer-associated mutations (F110S, I136V, L149V, L154S, A192G, E215Q, E217K, R221W, T224K, M247V, F252L, N270K, V287G, E289Q) through recombinant expression analysis, thermal shift assay, interaction with FANCD2, in vitro ubiquitination activity, and cellular sensitivity to an interstrand cross-linking agent. We find that the FANCL mutations I136V, L154S, W212A and L214A, R221W, R221C, and V287G are destabilizing, with N270K and E289Q destabilizing the C-terminal helices of the URD domain. The hydrophobic patch mutant (L248A, F252A, L254A, I265A), along with mutations E217K, T224K, and M247V, cause defects in the catalytic function of FANCL. This highlights the C-terminal lobe of the FANCL URD domain as important for the activity and function of FANCL. These mutations which affect the fold and activity of FANCL may contribute to tumorigenesis in these non-FA cancer patients, and this implicates FA genes in general cancer progression.


Assuntos
Biomarcadores Tumorais/genética , Neoplasias Ósseas/genética , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/genética , Anemia de Fanconi/genética , Mutação , Osteossarcoma/genética , Antineoplásicos Alquilantes/farmacologia , Biomarcadores Tumorais/metabolismo , Neoplasias Ósseas/tratamento farmacológico , Neoplasias Ósseas/metabolismo , Neoplasias Ósseas/patologia , Linhagem Celular Tumoral , Sobrevivência Celular/efeitos dos fármacos , Análise Mutacional de DNA , Anemia de Fanconi/diagnóstico , Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Predisposição Genética para Doença , Humanos , Mitomicina/farmacologia , Osteossarcoma/tratamento farmacológico , Osteossarcoma/metabolismo , Osteossarcoma/patologia , Conformação Proteica em alfa-Hélice , Dobramento de Proteína , Estabilidade Proteica , Proteólise , Ubiquitinação
16.
ACS Chem Biol ; 14(10): 2148-2154, 2019 10 18.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-31525021

RESUMO

The Fanconi anemia pathway orchestrates the repair of DNA interstrand cross-links and stalled replication forks. A key step in this pathway is UBE2T and FANCL-dependent monoubiquitylation of the FANCD2-FANCI complex. The Fanconi anemia pathway represents an attractive therapeutic target, because activation of this pathway has been linked to chemotherapy resistance in several cancers. However, to date, very few selective inhibitors of ubiquitin conjugation pathways are known. By using a high-throughput screen-compatible assay, we have identified a small-molecule inhibitor of UBE2T/FANCL-mediated FANCD2 monoubiquitylation that sensitizes cells to the DNA cross-linking agent, carboplatin.


Assuntos
Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/antagonistas & inibidores , Anemia de Fanconi/metabolismo , Bibliotecas de Moléculas Pequenas/farmacologia , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/antagonistas & inibidores , Linhagem Celular Tumoral , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Ensaios de Triagem em Larga Escala , Humanos , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/metabolismo , Ubiquitinação
17.
DNA Repair (Amst) ; 5(11): 1317-26, 2006 Nov 08.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-16860002

RESUMO

Fanconi anemia (FA) is a genetically heterogeneous disease characterized by developmental defects, progressive bone marrow failure and cancer susceptibility. Cells derived from patients with FA show spontaneous chromosomal aberrations and hypersensitivity to cross-linking agents, indicating a cellular defect in DNA repair. Among the 12 FA genes, only FANCD2, FANCL and FANCM have Drosophila homologs. Given this difference between the human and Drosophila FA pathways, it is unknown whether the fly homologs function in DNA repair. Here, we report that knockdown of Drosophila FANCD2 or FANCL leads to specific hypersensitivity to cross-linking agents. Further analysis revealed that FANCD2 and FANCL function in a linear pathway with FANCL being necessary for the monoubiquitination of FANCD2. FANCD2 mutants also exhibited the same defect in the ionizing radiation-inducible S-phase checkpoint that is seen in mammalian cells deficient for this gene. Finally, in an assay for inactivating mutations, FANCD2 mutants have an elevated mutation rate in response to nitrogen mustard, indicating that these flies are hypermutable. Taken together, these data demonstrate that Drosophila FANCD2 and FANCL play a critical role in DNA repair. Because of the lack of other FA genes, further studies will determine whether the conserved FA genes function as the minimal machinery or whether additional genes are involved in the Drosophila FA pathway.


Assuntos
Reparo do DNA/fisiologia , Proteínas de Drosophila/fisiologia , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/fisiologia , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/fisiologia , Animais , Ciclo Celular/genética , Ciclo Celular/fisiologia , Reagentes de Ligações Cruzadas/farmacologia , Reparo do DNA/genética , Proteínas de Drosophila/genética , Proteínas de Drosophila/metabolismo , Drosophila melanogaster/anatomia & histologia , Drosophila melanogaster/genética , Drosophila melanogaster/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Larva/anatomia & histologia , Larva/genética , Larva/metabolismo , Mecloretamina/farmacologia , Mutação , Radiação Ionizante , Ubiquitina/metabolismo
18.
ACS Chem Biol ; 12(7): 1858-1866, 2017 07 21.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-28535027

RESUMO

Human exposure to arsenic in drinking water is known to be associated with the development of bladder, lung, kidney, and skin cancers. The molecular mechanisms underlying the carcinogenic effects of arsenic species remain incompletely understood. DNA interstrand cross-links (ICLs) are among the most cytotoxic type of DNA lesions that block DNA replication and transcription, and these lesions can be induced by endogenous metabolism and by exposure to exogenous agents. Fanconi anemia (FA) is a congenital disorder manifested with elevated sensitivity toward DNA interstrand cross-linking agents, and monoubiquitination of FANCD2 by FANCL is a crucial step in FA-mediated DNA repair. Here, we demonstrated that As3+ could bind to the PHD/RING finger domain of FANCL in vitro and in cells. This binding led to compromised ubiquitination of FANCD2 in cells and diminished recruitment of FANCD2 to chromatin and DNA damage sites induced by 4,5',8-trimethylpsoralen plus UVA irradiation. Furthermore, clonogenic survival assay results showed that arsenite coexposure rendered cells more sensitive toward DNA interstrand cross-linking agents. Together, our study suggested that arsenite may compromise genomic stability via perturbation of the Fanconi anemia pathway, thereby conferring its carcinogenic effect.


Assuntos
Arsenitos/metabolismo , Arsenitos/toxicidade , Reparo do DNA , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Instabilidade Genômica/efeitos dos fármacos , Domínios RING Finger , Ubiquitina-Proteína Ligases/química , Arsenitos/química , Sítios de Ligação , Linhagem Celular Tumoral , Dano ao DNA , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/química , Humanos , Ubiquitinação
19.
Yi Chuan Xue Bao ; 33(1): 49-55, 2006 Jan.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-16450587

RESUMO

Fanconi anemia complementation group L (FANCL) is a novel Fanconi anemia protein, which mono-ubiquitinates FANCD2 as a ubiquitin E3 ligase, and plays a crucial role in DNA damage repair and chromosome stability maintenance. FANCL is involved in the proliferation of primordial germ cells (PGC) in early embryonic stages, and may play a role in the development of germ cells by forming a novel testis-specific network with testis-specific proteins in the adult testis. FancL cDNA sequence was cloned by RT-PCR from mouse testis total RNA, and expressed in E. coli BL21(DE3). Rabbit FANCL polyclonal antiserum was generated using the recombinant protein as the antigen. To prepare an antigen column for affinity purification of FANCL-specific antibody, recombinant His-tagged FANCL was purified by Ni(2+)-charged HiTrap Chelating HP column and coupled to an NHS-activated HiTrap column. To confirm the activity and specificity of the FANCL antibody, we constructed plasmid pCMV-HA/FANCL to transfect HEK 293T cells. Transiently expressed HA-FANCL fusion protein was analyzed by immunoblotting with both the FANCL antibody and HA monoclonal antibody. The antibody was used in Western blotting to check the expression of FANCL protein in mouse tissues. We found wide expression of FANCL in brain, muscle, heart, lung, liver, spleen, kidney, testis, ovary and uterus, indicating the functional importance of this novel protein.


Assuntos
Anticorpos/imunologia , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/imunologia , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteoma/análise , Animais , Anticorpos/isolamento & purificação , Anticorpos Monoclonais/biossíntese , Anticorpos Monoclonais/imunologia , Western Blotting , Linhagem Celular , Clonagem Molecular , Eletroforese em Gel de Poliacrilamida , Escherichia coli/genética , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/genética , Feminino , Hemaglutininas/imunologia , Hemaglutininas/metabolismo , Humanos , Pulmão/metabolismo , Masculino , Camundongos , Camundongos Endogâmicos C57BL , Ovário/metabolismo , Coelhos , Proteínas Recombinantes/imunologia , Proteínas Recombinantes/metabolismo , Testículo/metabolismo , Transfecção
20.
Oncogene ; 35(47): 6087-6095, 2016 11 24.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-27132514

RESUMO

SALL4 is aberrantly expressed in human myelodysplastic syndromes (MDS) and acute myeloid leukemia (AML). We have generated a SALL4 transgenic (SALL4B Tg) mouse model with pre-leukemic MDS-like symptoms that transform to AML over time. This makes our mouse model applicable for studying human MDS/AML diseases. Characterization of the leukemic initiation population in this model leads to the discovery that Fancl (Fanconi anemia, complementation group L) is downregulated in SALL4B Tg leukemic and pre-leukemic cells. Similar to the reported Fanconi anemia (FA) mouse model, chromosomal instability with radial changes can be detected in pre-leukemic SALL4B Tg bone marrow (BM) cells after DNA damage challenge. Results from additional studies using DNA damage repair reporter assays support a role of SALL4 in inhibiting the homologous recombination pathway. Intriguingly, unlike the FA mouse model, after DNA damage challenge, SALL4B Tg BM cells can survive and generate hematopoietic colonies. We further elucidated that the mechanism by which SALL4 promotes cell survival is through Bcl2 activation. Overall, our studies demonstrate for the first time that SALL4 has a negative impact in DNA damage repair, and support the model of dual functional properties of SALL4 in leukemogenesis through inhibiting DNA damage repair and promoting cell survival.


Assuntos
Dano ao DNA , Reparo do DNA , Proteínas de Ligação a DNA/metabolismo , Fatores de Transcrição/metabolismo , Animais , Células da Medula Óssea/metabolismo , Transplante de Medula Óssea , Instabilidade Cromossômica/efeitos dos fármacos , Análise por Conglomerados , Reparo do DNA por Junção de Extremidades , Proteínas de Ligação a DNA/genética , Modelos Animais de Doenças , Proteína do Grupo de Complementação D2 da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/genética , Proteína do Grupo de Complementação L da Anemia de Fanconi/metabolismo , Feminino , Expressão Gênica , Perfilação da Expressão Gênica , Regulação da Expressão Gênica , Genes bcl-2 , Células-Tronco Hematopoéticas/metabolismo , Recombinação Homóloga , Humanos , Cariótipo , Leucemia Mieloide Aguda/genética , Leucemia Mieloide Aguda/metabolismo , Masculino , Camundongos , Camundongos Transgênicos , Mitomicina/farmacologia , Síndromes Mielodisplásicas/genética , Síndromes Mielodisplásicas/metabolismo , Fatores de Transcrição/genética
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