Mediador de ADN de la proteína daños puesto de control 1 es un 2.080 amino ácido largo proteína que en los humanos está codificada por el MDC1 gen [5] [6] [7] se encuentra en el brazo corto (p) del cromosoma 6 . La proteína MDC1 es un regulador de la fase Intra-S y los puntos de control del ciclo celular G2 / M y recluta proteínas de reparación en el sitio del daño del ADN. Participa en la determinación del destino de supervivencia celular en asociación con la proteína p53 supresora de tumores . Esta proteína también se conoce con el nombre de factor nuclear con dominio 1 de BRCT (NFBD1).
MDC1 |
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Estructuras disponibles |
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PDB | Búsqueda de ortólogos: PDBe RCSB |
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Lista de códigos de identificación de PDB |
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2ADO , 2AZM , 2ETX , 3K05 , 3UEO , 3UMZ , 3UN0 , 3UNM , 3UNN , 3UOT |
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Identificadores |
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Alias | MDC1 , NFBD1, mediador del punto de control 1 del daño del ADN |
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Identificaciones externas | OMIM : 607593 MGI : 3525201 HomoloGene : 67092 GeneCards : MDC1 |
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Ubicación de genes ( humanos ) |
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| Chr. | Cromosoma 6 (humano) [1] |
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| Banda | 6p21.33 | Comienzo | 30.699.807 pb [1] |
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Final | 30,717,447 pb [1] |
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Ubicación de genes ( ratón ) |
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| Chr. | Cromosoma 17 (ratón) [2] |
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| Banda | 17 | 17 B1 | Comienzo | 35,841,515 pb [2] |
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Final | 35,859,670 pb [2] |
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Ontología de genes |
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Función molecular | • Unión al dominio FHA • Unión a proteína C-terminal • Unión a proteína GO: 0001948 • Unión a proteína idéntica
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Componente celular | • núcleo • adhesión focal • cromosoma • nucleoplasma • cuerpo nuclear
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Proceso biológico | • respuesta celular al estímulo daño en el ADN • DNA de señalización daños puesto de control-S intra mitótico • ciclo celular • reparación de la rotura de doble cadena a través de recombinación no homóloga • la reparación del ADN
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Fuentes: Amigo / QuickGO |
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Ortólogos |
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Especies | Humano | Ratón |
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Entrez | | |
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Ensembl | ENSG00000224587 ENSG00000237095 ENSG00000137337 ENSG00000206481 ENSG00000234012
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ENSG00000231135 ENSG00000228575 ENSG00000225589 |
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UniProt | | |
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RefSeq (ARNm) | | |
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RefSeq (proteína) | | |
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Ubicación (UCSC) | Crónicas 6: 30,7 - 30,72 Mb | Crónicas 17: 35,84 - 35,86 Mb |
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Búsqueda en PubMed | [3] | [4] |
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Wikidata |
Ver / editar humano | Ver / Editar mouse |
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Papel en la respuesta al daño del ADN
El gen MDC1 codifica la proteína nuclear MDC1 que es parte de la vía de respuesta al daño del ADN (DDR), el mecanismo a través del cual las células eucariotas responden al ADN dañado, específicamente las roturas de doble cadena del ADN (DSB) que son causadas por radiación ionizante o clastógenos químicos. . [8] El DDR de las células de mamíferos se compone de quinasas y factores mediadores / adaptadores. [9] En las células de mamíferos, el DDR es una red de vías formada por proteínas que funcionan como quinasas o como mediadores / adaptadores que reclutan las quinasas para sus objetivos de fosforilación, estos factores trabajan juntos para detectar daños en el ADN y señalar la reparación. mecanismo, así como la activación de puntos de control del ciclo celular . [9] El papel de MDC1 en DDR es funcionar como una proteína mediadora / adaptadora que media un complejo de otras proteínas DDR en el sitio del daño del ADN [9] y reparar el daño del ADN a través de su dominio PST. [10]
Cuando una célula está expuesta a radiación ionizante , su cromatina puede dañarse con DSB , lo que desencadena el DDR que comienza con el complejo MRN que recluta la quinasa ATM para las histonas H2AX expuestas en el ADN dañado. ATM fosforila el extremo C-terminal de la histona H2AX (las histonas H2AX fosforiladas se denominan comúnmente γH2AX) y se convierten en una señal epigenética que resalta el sitio del daño del ADN. El dominio SDT de la proteína MDC1 es fosforilado por la caseína quinasa 2 (CK2) que le permite unirse a otro complejo MRN , la proteína MDC1 puede detectar el daño del ADN al unirse a la bandera γH2AX a través de su dominio BRCT y lleva el complejo MRN unido a el sitio del ADN dañado y facilita el reclutamiento y retención de otra ATM quinasa . La segunda ATM quinasa fosforila el dominio TQXF en MDC1, lo que le permite reclutar la ubiquitina ligasa E3 RNF8, que ubiquitinará las histonas cerca del DSB, lo que inicia una mayor ubiquitinación de la cromatina alrededor del sitio de daño por otros factores del DDR. Esta agregación de factores DDR y concentración de histonas fosforiladas y ubiquitinadas se denomina focos de daño al ADN o focos inducidos por radiación ionizante [9] y la función principal de MDC1 es coordinar la creación de focos de daño al ADN. Esta proteína es necesaria para activar los puntos de control del ciclo celular de la fase intra-S y la fase G2 / M en respuesta al daño del ADN .
Papel en la apoptosis
MDC1 tiene propiedades antiapoptóticas al inhibir directamente la actividad apoptótica de la proteína p53 supresora de tumores . El daño del ADN puede inducir apoptosis cuando la ATM quinasa y Chk2 fosforilan p53 en sus residuos Ser-15 y Ser-20, lo que activa p53 y lo estabiliza al permitir que se disocie de la proteína ligasa de ubiquitina E3 MDM2 . [11] MDC1 puede ejecutar su actividad antiapoptótica inhibiendo p53 de dos formas. La proteína MDC1 puede unirse al término n de p53 a través de su dominio BRC1 que bloquea el dominio de transactivación de p53. MDC1 también puede inactivar p53 al reducir los niveles de fosforilación de los residuos de p53 Ser-15 necesarios para la actividad apoptótica de p53. Los estudios sobre líneas celulares de cáncer de pulmón ( células A549 ) mostraron un aumento de la apoptosis en respuesta a agentes genotóxicos cuando los niveles de proteína MDC1 se redujeron con ARNip. [11]
Pérdida de proteína MDC1
La inhibición o pérdida de la proteína MDC1 a través de estudios con ARNip en células humanas o estudios de knockout en ratones han mostrado varios defectos tanto a nivel celular como de organismo. Los ratones que carecen de MDC1 son más pequeños, tienen machos infértiles, son radiosensibles y son más susceptibles a los tumores. Las células de ratones inactivados MDC1 y las células humanas silenciadas eran radiosensibles, no pudieron iniciar la fase intra-S y los puntos de control G2 / M, no pudieron producir focos inducidos por radiación ionizante tenían una fosforilación deficiente por las quinasas DRR (ATM, CHK1, CHK2), defectos en recombinación homóloga. Las células humanas con MDC1 silenciado también mostraron integración de plásmido aleatoria, apoptosis reducida y mitosis más lenta. [9]
Se ha demostrado que MDC1 interactúa con:
- APC / C ,
- ATM ,
- CHEK2 , [12]
- γ H2AX ,
- H2AFX , [6] [13]
- MRE11A , [13]
- NBS1 ,
- RAD51 ,
- RNF8 ,
- TOPOα ,
- p53 y
- MDM2
MDC1 también se une al ARNm o al ARN poliadenilado en el núcleo. [14]
La proteína MDC1 contiene los siguientes dominios enumerados en orden de N-terminal a C-terminal:
- dominio asociado a forkhead ( FHA ), el dominio N-terminal se encuentra entre los residuos de aminoácidos 54 y 105
- SDT (o SDTD): este dominio se encuentra entre los aminoácidos 218 y 460.
- TQXF : este dominio se encuentra entre los aminoácidos 699 y 768.
- PST : este dominio se encuentra entre los residuos de aminoácidos 114 y 1662.
- Dominio BRCA 1 C-terminal ( BRCT ) y se encuentra entre los aminoácidos 1891 y 2082.
- Dominio FHA
- A diferencia de los dominios FHA en otros factores de RRD, el dominio FHA en MDC1 no está bien caracterizado. Se ha implicado en la reparación de DSB, la fase Intra-S y los puntos de control G2 / M, pero el mecanismo específico aún no se ha determinado. El dominio FHA tiene algunos factores de interacción putativos MDC1-FHA como ATM , CHK2 y RAD51 . [9]
- Dominio SDT
- Cuando el dominio SDT está fosforilado, puede unirse al complejo MRN (compuesto por MRE11 / RAD50 / NBS1) [15] y es responsable de mantener el complejo MRN asociado con la cromatina DSB. [16] [17] [18] Este dominio junto con NBS1 del complejo MRN son necesarios para la activación de los puntos de control intra-fase y G2 / M, sin embargo, su papel en el mecanismo molecular de control de puntos de control no se ha resuelto . [9]
- Dominio TQXF
- Este dominio se caracteriza por cuatro treonina-glutamina y luego una fenilalanina en la posición 3+. [9] ATM fosforila este dominio, lo que le permite unirse a RNF8 con una ubiquitina ligasa E3 . Este acoplamiento MDC1 / RNF8 luego facilita el reclutamiento de otros factores DDR como RNF168, 53BP1 y BRCA1. [9] TQXF es importante para el paso adecuado a través del punto de control G2 / M , sin embargo, el mecanismo molecular a través del cual MDC1 y RNF8 regulan el punto de control G2 / M aún no se ha resuelto.
- Dominio PST
- El dominio PST está compuesto por repeticiones de un motivo prolina-serina-treonina. Este dominio juega un papel en la reparación del ADN tanto por recombinación homóloga como por unión de extremos no homólogos, sin embargo, aún no se conoce el mecanismo a través del cual facilita la reparación del ADN dañado. [10]
- Dominio BRCT
- El dominio BRCT en MDC1 se une directamente al γH2AX de la cromatina dañada. El dominio BRCT crea un pliegue α / β que se extiende desde el extremo C-terminal de MDC1 a través de una región enlazadora. Se une preferentemente a los residuos de Ser fosforilados seguidos por el motivo Glu, Tyr, en γH2AX. [19] Este dominio también se une al complejo promotor de anafase (APC / C) que es una ubiquitina ligasa E3 que degrada las ciclinas . [20] El dominio BRCT participa en la regulación del punto de control de decantación al final de la replicación al unirse a Topo IIα, lo que detiene la célula en el ciclo G2 hasta que la cromatina hermana se separa por completo. [21] El dominio BRCT también interactúa con el supresor de tumores p53 e inhibe p53 bloqueando su dominio de transactivación, además de ayudar en la inactivación de MDM2 de p53 . [11]
MDC1 está indirectamente regulado a la baja por el oncogén AKT1 . AKT1 activa la expresión del microARN -22 ( miR-22 ) que se dirige al extremo 3 'del ARNm de MDC1 que inhibe la traducción . La sobreexpresión aberrante de AKT1 , que se observa en varios cánceres, incluidos el de mama, pulmón y próstata, da como resultado una producción reducida de MDC1 y, posteriormente, una desestabilización del genoma y un aumento de la tumorigenicidad. [22]
MDC1 es un supuesto supresor de tumores. Los estudios knockout en ratones han demostrado un aumento en el desarrollo de tumores cuando se pierde MDC1 . Se ha observado una reducción de los niveles de proteína MDC1 en un gran número de carcinomas de mama y pulmón. [23] [24] Varios estudios sobre varias líneas celulares de cáncer humano, incluida la línea de carcinoma de pulmón humano de células A549 , [11] múltiples líneas celulares de cáncer de esófago (TE11, YES2 , YES5), [25] y líneas celulares de cáncer de cuello uterino ( HeLa , SiHa y CaSki) [26] mostraron una mayor sensibilidad a los fármacos contra el cáncer ( adriamicina y cisplatino ), cuando los niveles de proteína MDC1 endógena se redujeron con ARNip . Debido a la participación de MDC1 en varias vías que a menudo son malversadas por las células cancerosas, incluidos los puntos de control del ciclo celular, DDR y la supresión de tumores p53, los tratamientos contra el cáncer que se dirigen a MDC1 tienen el potencial de ser potentes radiosensibilizadores y quimiosensibilizadores .