对DNA损伤位点过程的结构性见解

Ishan Deshpande和来自Susan Gasser小组的同事以及FMI的蛋白质结构设施阐明了Mec1-Ddc2(一种参与DNA损伤反应的肿瘤抑制因子)如何在DNA损伤部位聚集的机制。他们专注于Ddc2-RPA相互作用，它将Mec1-Ddc2激酶复合物带到DNA损伤位点的单链DNA上。凭借其结构数据，FMI科学家提供了两个先前发表的结构之间缺失的联系，允许他们在DNA损伤位点上的ssDNA-RPA上组装Mec1-Ddc2的大规模复合结构模型。

ATR激酶吸引了20多年的兴趣。该激酶是哺乳动物细胞中两种中心DNA损伤感应激酶之一，也是肿瘤抑制因子。两种抑制ATR激酶的化合物正在临床试验中用于治疗白血病和实体瘤。然而，这种酶如何在分子水平上受到调节仍然是难以捉摸的。

Ishan Deshpande是蛋白质结构设施的博士生和Friedrich Miescher生物医学研究所(FMI)的Susan Gasser小组，现在已经阐明了ATR，Mec1的酵母同源物如何在DNA损伤部位组装的机制用于特定于站点的激活。

在酵母中，如在人类中，Mec1与称为Ddc2(人类中的ATRIP)的调节亚基形成复合物。在DNA损伤后，大片的单链DNA(ssDNA)被暴露，其被复制蛋白A(RPA)快速覆盖。Mec1-Ddc2识别这些ssDNA-RPA延伸并在这些位点累积以启动修复机制。

Deshpande及其同事现在已经解决了Ddc2 N末端的三维结构与RPA的一部分相关联，从而提供了RPA和Mec1之间关联的结构数据，这些数据到目前为止还难以捉摸。Deshpande解释说，我们获得了Ddc2 N末端的高分辨率共晶结构以及RPA的亚基。利用这些数据，我们可以证明Ddc2形成同源二聚体并通过其N末端结合RPA。有趣的是，我们的Ddc2-RPA结构是两个先前发表的结构之间缺失的链接，这使我们能够在DNA损伤位点上的ssDNA-RPA上组装Mec1-Ddc2的大规模复合结构模型。

Ddc2 N末端不仅促进Mec1与RPA的相互作用，而且还起Mec1激酶的间隔物的作用。Deshpande解释说：细长的Ddc2 N末端允许大的Mec1激酶模块移动而不会遇到受损的DNA，也不会在损伤处发生修复机械。此外，Ddc2间隔区可允许Mec1磷酸化多个空间上不同的底物，同时保持与DNA损伤位点结合。您可以将Ddc2 N末端视为长颈鹿的颈部，让长颈鹿能够到达地面上的草地以及高大树上的叶子。

适当的Mec1-Ddc2活性对于各种DNA损伤修复都很重要。然而，Deshpande及其同事的功能数据表明，Ddc2 N末端对紫外线DNA损伤后的细胞存活特别重要。Deshpande解释说，我们的模型表明仅仅将mec1-Ddc2募集到ssDNA可以促进其同源二聚化，从而激活Mec1-Ddc2复合物。

此外，Susan Gasser指出“这是我的实验室与FMI结构设施之间的精彩合作，使我们能够从结构到功能之间架起桥梁。”