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宋海卫和黄俊实验室在Cell Discovery上合作发表论文解析了INTS3/INTS6蛋白质复合物参与DNA损伤修复的分子与结构基础

时间:2021年08月20日 访问次数:200

2021817日,我院宋海卫课题组和黄俊课题组合作在Cell Discovery上发表了题为“Crystal structure of the INTS3/INTS6 complex reveals the functional importance of INTS3 dimerization in DSB repair”的研究论文。该论文在分子水平上揭示了INTS3的二聚化以及INTS3/INTS6异源二聚体形成的机制,同时阐明这个蛋白质复合物的形成对于DNA损伤修复和基因组稳定性的维持有着至关重要的作用。

在所有类型DNA损伤中,双链断裂(DNA double-stranded breaks, DSBs)是对细胞威胁最大的一类损伤。DSBs主要是通过非同源末端连接(Non-homologous End Joining, NHEJ)和同源重组(Homologous Recombination, HR)两种方式来进行修复。HR修复机制因为有S期复制的姐妹染色单体作为模板,所以一般认为是高保真的,HR修复机制如果出现错误,可能会导致人类疾病的产生,例如促进HR修复的BRCA1以及BRCA2两个基因发生突变,将导致携带该突变的女性在整个生命过程中罹患乳腺癌或者卵巢癌的概率大大上升。

HR修复的第一步是断裂处双链DNA进行5’末端的切割,从而产生3’ssDNAsingle-strand DNA)。ssDNA通过招募特异结合ssDNA蛋白保护其免于核酸酶的攻击并激活损伤检验点和促进HR修复。

SOSS1是黄俊博士最早克隆的一个特异结合ssDNAsingle-strand DNA的蛋白质复合物(Huang et al., Mol Cell, 2009)。该复合物通过结合长链ssDNA在HR修复中发挥着关键作用。SOSS1复合物包含三个亚基: INTS3 , SOSSChSSB1,其中INTS3通过N-末端作为支架蛋白连接并稳定这个复合物。然而,在我们之前的工作(Ren et al., Cell Rep, 2014)中解析的SOSS1结构(包含INTS3 N-末端,全长hSSB1和全长SOSSC)显示,仅包含INTS3 N-末端的SOSS1复合物只能结合短链ssDNA,因此INTS3C-末端被认为也具有重要作用。近来发现,INTS3 C-末端(INTS3c)可以招募INTS6参与DNA双链断裂修复,但是目前并不清楚INTS3/INTS6复合物如何影响DNA损伤修复过程。在本工作中,我们组装了INTS3cINTS6 C-末端(INTS6c)复合物,通过解析INTS3c/INTS6c的晶体结构,发现两个INTS3c分子形成二聚体并和一个INTS6c分子通过几个保守的氨基酸残基结合在一起。后续的生化和细胞实验表明INTS3c形成一个稳定的二聚体,破坏INTS3的二聚化或者破坏INTS3INTS6的结合将导致DSB修复的缺陷。基于文中的实验结果,我们认为INTS3 C-末端的二聚化可能起到稳定SOSS1复合物的作用,促进SOSS1结合DNA末端切割产生的长链ssDNA,并招募其他修复蛋白包括INTS6到DNA损伤位点。我们的研究结果首次揭示了INTS3蛋白的二聚化以及INTS3/INTS6复合物在DSBs修复过程中的重要功能。

 

INTS3c/INTS6c结构以及其促进SOSS1复合物结合长单链DNA的模式图

 

浙江大学生命科学研究院博士贾雨、博士程子修和新加坡科技局分子与生化细胞所的博士后S. R. Bharath为本文的共同第一作者,宋海卫教授和黄俊教授是该论文的共同通讯作者。

        原文链接:https://www.nature.com/articles/s41421-021-00283-0