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Requirement for DNA ligase IV during embryonic neuronal development.
Gatz, Susanne A; Ju, Limei; Gruber, Ralph; Hoffmann, Eva; Carr, Antony M; Wang, Zhao-Qi; Liu, Cong; Jeggo, Penny A.
Afiliação
  • Gatz SA; Development and Stem Cell Institute, Key Laboratory of Ministry of Education, Department of Paediatrics, West China Second University Hospital, Sichuan University, Chengdu, China.
J Neurosci ; 31(27): 10088-100, 2011 Jul 06.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-21734301
ABSTRACT
The embryonic ventricular and subventricular zones (VZ/SVZ) contain the neuronal stem and progenitor cells and undergo rapid proliferation. The intermediate zone (IZ) contains nonreplicating, differentiated cells. The VZ/SVZ is hypersensitive to radiation-induced apoptosis. Ablation of DNA non-homologous end-joining (NHEJ) proteins, XRCC4 or DNA ligase IV (LigIV), confers ataxia telangiectasia mutated (ATM)-dependent apoptosis predominantly in the IZ. We examine the mechanistic basis underlying these distinct sensitivities using a viable LigIV (Lig4(Y288C)) mouse, which permits an examination of the DNA damage responses in the embryonic and adult brain. Via combined analysis of DNA breakage, apoptosis, and cell-cycle checkpoint control in tissues, we show that apoptosis in the VZ/SVZ and IZ is activated by low numbers of DNA double-strand breaks (DSBs). Unexpectedly, high sensitivity in the VZ/SVZ arises from sensitive activation of ATM-dependent apoptosis plus an ATM-independent process. In contrast, the IZ appears to be hypersensitive to persistent DSBs. NHEJ functions efficiently in both compartments. The VZ/SVZ and IZ regions incur high endogenous DNA breakage, which correlates with VZ proliferation. We demonstrate a functional G(2)/M checkpoint in VZ/SVZ cells and show that it is not activated by low numbers of DSBs, allowing damaged VZ/SVZ cells to transit into the IZ. We propose a novel model in which microcephaly in LIG4 syndrome arises from sensitive apoptotic induction from persisting DSBs in the IZ, which arise from high endogenous breakage in the VZ/SVZ and transit of damaged cells to the IZ. The VZ/SVZ, in contrast, is highly sensitive to acute radiation-induced DSB formation.
Assuntos
Ventrículos Cerebrais/citologia; Ventrículos Cerebrais/embriologia; DNA Ligases/metabolismo; Desenvolvimento Embrionário; Neurônios/fisiologia; Fatores Etários; Animais; Animais Recém-Nascidos; Apoptose/genética; Apoptose/fisiologia; Apoptose/efeitos da radiação; Proteínas Mutadas de Ataxia Telangiectasia; Bromodesoxiuridina/metabolismo; Ciclo Celular/genética; Proteínas de Ciclo Celular; Proliferação de Células/efeitos da radiação; Ventrículos Cerebrais/efeitos da radiação; Proteínas Cromossômicas não Histona/metabolismo; Cisteína/genética; Quebras de DNA de Cadeia Dupla/efeitos da radiação; DNA Ligase Dependente de ATP; DNA Ligases/genética; Proteínas de Ligação a DNA/deficiência; Proteínas de Ligação a DNA/metabolismo; Embrião de Mamíferos; Desenvolvimento Embrionário/genética; Desenvolvimento Embrionário/fisiologia; Regulação da Expressão Gênica no Desenvolvimento/genética; Regulação da Expressão Gênica no Desenvolvimento/efeitos da radiação; Histonas/metabolismo; Marcação In Situ das Extremidades Cortadas/métodos; Camundongos; Camundongos Endogâmicos C57BL; Camundongos Transgênicos; Modelos Biológicos; Mutação/genética; Células-Tronco Neurais/fisiologia; Células-Tronco Neurais/efeitos da radiação; Neurônios/efeitos da radiação; Proteínas Serina-Treonina Quinases/deficiência; Radiação Ionizante; Proteínas com Domínio T/metabolismo; Tubulina (Proteína)/metabolismo; Proteínas Supressoras de Tumor/deficiência; Proteína 1 de Ligação à Proteína Supressora de Tumor p53; Tirosina/genética

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: DNA Ligases / Ventrículos Cerebrais / Desenvolvimento Embrionário / Neurônios Tipo de estudo: Prognostic_studies Idioma: En Revista: J Neurosci Ano de publicação: 2011 Tipo de documento: Article País de afiliação: China

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: DNA Ligases / Ventrículos Cerebrais / Desenvolvimento Embrionário / Neurônios Tipo de estudo: Prognostic_studies Idioma: En Revista: J Neurosci Ano de publicação: 2011 Tipo de documento: Article País de afiliação: China