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1.
Mol Cell ; 43(2): 192-202, 2011 Jul 22.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-21777809

RESUMO

The ataxia telangiectasia-mutated and Rad3-related (ATR) kinase is a master checkpoint regulator safeguarding the genome. Upon DNA damage, the ATR-ATRIP complex is recruited to sites of DNA damage by RPA-coated single-stranded DNA and activated by an elusive process. Here, we show that ATR is transformed into a hyperphosphorylated state after DNA damage, and that a single autophosphorylation event at Thr 1989 is crucial for ATR activation. Phosphorylation of Thr 1989 relies on RPA, ATRIP, and ATR kinase activity, but unexpectedly not on the ATR stimulator TopBP1. Recruitment of ATR-ATRIP to RPA-ssDNA leads to congregation of ATR-ATRIP complexes and promotes Thr 1989 phosphorylation in trans. Phosphorylated Thr 1989 is directly recognized by TopBP1 via the BRCT domains 7 and 8, enabling TopBP1 to engage ATR-ATRIP, to stimulate the ATR kinase, and to facilitate ATR substrate recognition. Thus, ATR autophosphorylation on RPA-ssDNA is a molecular switch to launch robust checkpoint response.


Assuntos
Proteínas de Ciclo Celular/metabolismo , Proteínas Serina-Treonina Quinases/metabolismo , Proteínas Adaptadoras de Transdução de Sinal/genética , Proteínas Adaptadoras de Transdução de Sinal/metabolismo , Proteínas Mutadas de Ataxia Telangiectasia , Proteínas de Transporte/genética , Proteínas de Transporte/metabolismo , Células Cultivadas , Dano ao DNA , DNA de Cadeia Simples/metabolismo , Proteínas de Ligação a DNA/genética , Proteínas de Ligação a DNA/metabolismo , Genes de Troca , Genes cdc , Humanos , Proteínas Nucleares/genética , Proteínas Nucleares/metabolismo , Fosforilação , Proteína de Replicação A/genética , Proteína de Replicação A/metabolismo , Treonina/genética
2.
Mol Cell ; 37(3): 438-46, 2010 Feb 12.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-20159562

RESUMO

Human TopBP1 plays a critical role in the control of DNA replication checkpoint. In this study, we report a specific interaction between TopBP1 and BACH1/FANCJ, a DNA helicase involved in the repair of DNA crosslinks. The TopBP1/BACH1 interaction is mediated by the very C-terminal tandem BRCT domains of TopBP1 and S phase-specific phosphorylation of BACH1 at Thr 1133 site. Interestingly, we demonstrate that depletion of TopBP1 or BACH1 attenuates the loading of RPA on chromatin. Moreover, both TopBP1 and BACH1 are required for ATR-dependent phosphorylation events in response to replication stress. Taken together, our data suggest that BACH1 has an unexpected early role in replication checkpoint control. A specific interaction between TopBP1 and BACH1 is likely to be required for the extension of single-stranded DNA regions and RPA loading following replication stress, which is a prerequisite for the subsequent activation of replication checkpoint.


Assuntos
Fatores de Transcrição de Zíper de Leucina Básica/fisiologia , Proteínas de Transporte/metabolismo , Replicação do DNA , Proteínas de Ligação a DNA/metabolismo , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/fisiologia , Proteínas Nucleares/metabolismo , Proteínas Mutadas de Ataxia Telangiectasia , Fatores de Transcrição de Zíper de Leucina Básica/metabolismo , Proteínas de Ciclo Celular/metabolismo , Linhagem Celular , Cromatina/metabolismo , Dano ao DNA , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/metabolismo , Células HeLa , Humanos , Modelos Genéticos , Fosforilação , Proteínas Serina-Treonina Quinases/metabolismo , Proteína de Replicação A/metabolismo
3.
RNA ; 20(8): 1210-22, 2014 Aug.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-24935875

RESUMO

Escherichia coli leucyl/phenylalanyl-tRNA protein transferase catalyzes the tRNA-dependent post-translational addition of amino acids onto the N-terminus of a protein polypeptide substrate. Based on biochemical and structural studies, the current tRNA recognition model by L/F transferase involves the identity of the 3' aminoacyl adenosine and the sequence-independent docking of the D-stem of an aminoacyl-tRNA to the positively charged cluster on L/F transferase. However, this model does not explain the isoacceptor preference observed 40 yr ago. Using in vitro-transcribed tRNA and quantitative MALDI-ToF MS enzyme activity assays, we have confirmed that, indeed, there is a strong preference for the most abundant leucyl-tRNA, tRNA(Leu) (anticodon 5'-CAG-3') isoacceptor for L/F transferase activity. We further investigate the molecular mechanism for this preference using hybrid tRNA constructs. We identified two independent sequence elements in the acceptor stem of tRNA(Leu) (CAG)-a G3:C70 base pair and a set of 4 nt (C72, A4:U69, C68)-that are important for the optimal binding and catalysis by L/F transferase. This maps a more specific, sequence-dependent tRNA recognition model of L/F transferase than previously proposed.


Assuntos
Aminoaciltransferases/metabolismo , Escherichia coli/genética , Escherichia coli/metabolismo , RNA de Transferência de Leucina/genética , Anticódon , Cinética , Conformação de Ácido Nucleico , Nucleotídeos , Aminoacil-RNA de Transferência , RNA de Transferência de Leucina/química , RNA de Transferência de Leucina/metabolismo , Especificidade por Substrato , Aminoacilação de RNA de Transferência
4.
J Biol Chem ; 286(6): 4292-301, 2011 Feb 11.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-21127055

RESUMO

The diverse roles of TopBP1 in DNA replication and checkpoint signaling are associated with the scaffolding ability of TopBP1 to initiate various protein-protein interactions. The recognition of the BACH1/FANCJ helicase by TopBP1 is critical for the activation of the DNA replication checkpoint at stalled replication forks and is facilitated by the C-terminal tandem BRCT7/8 domains of TopBP1 and a phosphorylated Thr(1133) binding motif in BACH1. Here we provide the structural basis for this interaction through analysis of the x-ray crystal structures of TopBP1 BRCT7/8 both free and in complex with a BACH1 phospho-peptide. In contrast to canonical BRCT-phospho-peptide recognition, TopBP1 BRCT7/8 undergoes a dramatic conformational change upon BACH1 binding such that the two BRCT repeats pivot about the central BRCT-BRCT interface to provide an extensive and deep peptide-binding cleft. Additionally, we provide the first structural mechanism for Thr(P) recognition among BRCT domains. Together with systematic mutagenesis studies, we highlight the role of key contacts in governing the unique specificity of the TopBP1-BACH1 interaction.


Assuntos
Fatores de Transcrição de Zíper de Leucina Básica/química , Fatores de Transcrição de Zíper de Leucina Básica/metabolismo , Proteínas de Transporte/química , Proteínas de Transporte/metabolismo , DNA Helicases/química , DNA Helicases/metabolismo , Replicação do DNA/fisiologia , Proteínas de Ligação a DNA/química , Proteínas de Ligação a DNA/metabolismo , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/química , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/metabolismo , Proteínas Nucleares/química , Proteínas Nucleares/metabolismo , Motivos de Aminoácidos , Substituição de Aminoácidos , Fatores de Transcrição de Zíper de Leucina Básica/genética , Proteínas de Transporte/genética , Cristalografia por Raios X , DNA/biossíntese , DNA Helicases/genética , Proteínas de Ligação a DNA/genética , Proteínas de Grupos de Complementação da Anemia de Fanconi/genética , Humanos , Mutagênese , Proteínas Nucleares/genética , Fosforilação , Estrutura Quaternária de Proteína , Relação Estrutura-Atividade
5.
Structure ; 21(8): 1450-9, 2013 Aug 06.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-23891287

RESUMO

Activation of the DNA replication checkpoint by the ATR kinase requires protein interactions mediated by the ATR-activating protein, TopBP1. Accumulation of TopBP1 at stalled replication forks requires the interaction of TopBP1 BRCT5 with the phosphorylated SDT repeats of the adaptor protein MDC1. Here, we present the X-ray crystal structures of the tandem BRCT4/5 domains of TopBP1 free and in complex with a MDC1 consensus pSDpT phosphopeptide. TopBP1 BRCT4/5 adopts a variant BRCT-BRCT packing interface and recognizes its target peptide in a manner distinct from that observed in previous tandem BRCT- peptide structures. The phosphate-binding pocket and positively charged residues in a variant loop in BRCT5 present an extended binding surface for the negatively charged MDC1 phosphopeptide. Mutations in this surface reduce binding affinity and recruitment of TopBP1 to γH2AX foci in cells. These studies reveal a different mode of phosphopeptide binding by BRCT domains in the DNA damage response.


Assuntos
Proteínas de Transporte/química , Período de Replicação do DNA , Proteínas de Ligação a DNA/química , Proteínas Nucleares/química , Transativadores/química , Proteínas Adaptadoras de Transdução de Sinal , Sequência de Aminoácidos , Substituição de Aminoácidos , Sítios de Ligação , Proteínas de Transporte/genética , Proteínas de Ciclo Celular , Cristalografia por Raios X , Proteínas de Ligação a DNA/genética , Humanos , Ligação de Hidrogênio , Interações Hidrofóbicas e Hidrofílicas , Modelos Moleculares , Mutagênese Sítio-Dirigida , Proteínas Nucleares/genética , Ligação Proteica , Domínios e Motivos de Interação entre Proteínas , Estrutura Quaternária de Proteína , Estrutura Secundária de Proteína , Sequências Repetitivas de Aminoácidos
6.
Cell Cycle ; 10(15): 2461-70, 2011 Aug 01.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-21734457

RESUMO

BRCA1 C-terminal (BRCT) domains are integral signaling modules in the DNA damage response (DDR). Aside from their established roles as phospho-peptide binding modules, BRCT domains have been implicated in phosphorylation-independent protein interactions, DNA binding and poly(ADP-ribose) (PAR) binding. These numerous functions can be attributed to the diversity in BRCT domain structure and architecture, where domains can exist as isolated single domains or assemble into higher order homo- or hetero- domain complexes. In this review, we incorporate recent structural and biochemical studies to demonstrate how structural features allow single and tandem BRCT domains to attain a high degree of functional diversity.


Assuntos
Proteína BRCA1/química , Proteína BRCA1/metabolismo , DNA/química , DNA/metabolismo , Reparo do DNA , Fosforilação , Poli Adenosina Difosfato Ribose/química , Poli Adenosina Difosfato Ribose/metabolismo , Ligação Proteica , Estrutura Terciária de Proteína , Proteína Supressora de Tumor p53/química , Proteína Supressora de Tumor p53/metabolismo
7.
Protein Sci ; 19(1): 162-7, 2010 Jan.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-19937654

RESUMO

Topoisomerase IIbeta binding protein 1 (TopBP1) is a major player in the DNA damage response and interacts with a number of protein partners via its eight BRCA1 carboxy-terminal (BRCT) domains. In particular, the sixth BRCT domain of TopBP1 has been implicated in binding to the phosphorylated transcription factor, E2F1, and poly(ADP-ribose) polymerase 1 (PARP-1), where the latter interaction is responsible for the poly(ADP-ribosyl)ation of TopBP1. To gain a better understanding of the nature of TopBP1 BRCT6 interactions, we solved the crystal structure of BRCT6 to 1.34 A. The crystal structure reveals a degenerate phospho-peptide binding pocket and lacks conserved hydrophobic residues involved in packing of tandem BRCT repeats, which, together with results from phospho-peptide binding studies, strongly suggest that TopBP1 BRCT6 independently does not function as a phospho-peptide binding domain. We further provide insight into poly(ADP-ribose) binding and sites of potential modification by PARP-1.


Assuntos
Proteínas de Transporte/química , Cristalografia por Raios X/métodos , Proteínas de Ligação a DNA/química , Proteínas Nucleares/química , Sequência de Aminoácidos , Proteínas de Transporte/metabolismo , Sequência Consenso , Dano ao DNA , DNA Topoisomerases Tipo II/metabolismo , Proteínas de Ligação a DNA/metabolismo , Modelos Moleculares , Dados de Sequência Molecular , Proteínas Nucleares/metabolismo , Poli Adenosina Difosfato Ribose/química , Poli Adenosina Difosfato Ribose/metabolismo , Poli(ADP-Ribose) Polimerases/química , Poli(ADP-Ribose) Polimerases/metabolismo , Ligação Proteica , Mapeamento de Interação de Proteínas , Estrutura Terciária de Proteína , Alinhamento de Sequência , Sequências de Repetição em Tandem
8.
Nat Cell Biol ; 11(5): 592-603, 2009 May.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-19396164

RESUMO

To maintain genome stability, cells respond to DNA damage by activating signalling pathways that govern cell-cycle checkpoints and initiate DNA repair. Cell-cycle checkpoint controls should connect with DNA repair processes, however, exactly how such coordination occurs in vivo is largely unknown. Here we describe a new role for the E3 ligase RAD18 as the integral component in translating the damage response signal to orchestrate homologous recombination repair (HRR). We show that RAD18 promotes homologous recombination in a manner strictly dependent on its ability to be recruited to sites of DNA breaks and that this recruitment relies on a well-defined DNA damage signalling pathway mediated by another E3 ligase, RNF8. We further demonstrate that RAD18 functions as an adaptor to facilitate homologous recombination through direct interaction with the recombinase RAD51C. Together, our data uncovers RAD18 as a key factor that orchestrates HRR through surveillance of the DNA damage signal.


Assuntos
Quebras de DNA de Cadeia Dupla , Dano ao DNA/fisiologia , Reparo do DNA/fisiologia , Proteínas de Ligação a DNA/fisiologia , Recombinação Genética/fisiologia , Transdução de Sinais/fisiologia , Camptotecina/farmacologia , Linhagem Celular , Cromatina/metabolismo , DNA/efeitos dos fármacos , DNA/metabolismo , DNA/efeitos da radiação , Proteínas de Ligação a DNA/genética , Proteínas de Ligação a DNA/metabolismo , Conversão Gênica/fisiologia , Células HeLa , Histonas/genética , Histonas/metabolismo , Humanos , Modelos Biológicos , Ligação Proteica/fisiologia , Domínios e Motivos de Interação entre Proteínas/fisiologia , Ubiquitina/metabolismo , Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/genética , Ubiquitina-Proteína Ligases , Dedos de Zinco/fisiologia
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