Il lievito di fissione Srr1 e Skb1 promuovono la formazione di isocromosomi nel centromero

May 16, 2023

Biologia delle comunicazioni volume 6, numero articolo: 551 (2023) Citare questo articolo

647 accessi

79 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Questo articolo è stato aggiornato

Rad51 mantiene l'integrità del genoma, mentre Rad52 provoca una ricombinazione omologa non canonica che porta a grossolani riarrangiamenti cromosomici (GCR). Qui troviamo che il lievito di fissione Srr1/Ber1 e Skb1/PRMT5 promuove i GCR nei centromeri. Analisi genetiche e fisiche mostrano che le mutazioni srr1 e skb1 riducono la formazione di isocromosomi mediata dalle ripetizioni invertite del centromero. srr1 aumenta la sensibilità al danno al DNA nelle cellule rad51 ma non abolisce la risposta al checkpoint, suggerendo che Srr1 promuove la riparazione del DNA indipendente da Rad51. srr1 e rad52 in modo additivo, mentre skb1 e rad52 riducono epistaticamente i GCR. A differenza di srr1 o rad52, skb1 non aumenta la sensibilità al danno. Skb1 regola la morfologia cellulare e il ciclo cellulare rispettivamente con Slf1 e Pom1, ma né Slf1 né Pom1 causano GCR. La mutazione dei residui conservati nel dominio dell'arginina metiltransferasi di Skb1 riduce notevolmente i GCR. Questi risultati suggeriscono che, attraverso la metilazione dell'arginina, Skb1 forma strutture di DNA aberranti che portano a GCR dipendenti da Rad52. Questo studio ha scoperto i ruoli di Srr1 e Skb1 nei GCR nei centromeri.

Riarrangiamenti cromosomici grossolani (GCR), come le traslocazioni, possono verificarsi utilizzando sequenze ripetitive abbondanti e diffuse nei genomi eucariotici1. Negli esseri umani, il numero totale di sequenze ripetitive, comprese le ripetizioni satellitari e gli elementi trasponibili, rappresenta il 54% del genoma2,3. I GCR provocano la morte cellulare e malattie genetiche, compreso il cancro. D’altro canto, i GCR possono rappresentare una forza trainante dell’evoluzione creando diversità genomica4. Pertanto, i GCR non sono solo fenomeni patologici ma anche fisiologici.

Il centromero che garantisce la corretta segregazione cromosomica contiene sequenze ripetitive di DNA in molti eucarioti. I centromeri umani (≥ 3 Mb) contengono satellite α e altri tipi di ripetizioni satellitari, elementi trasponibili e duplicazioni segmentali5. L'orientamento delle ripetizioni del centromero, comprese le ripetizioni di ordine superiore dei satelliti α, cambia all'interno di un centromero, formando ripetizioni di DNA invertite. Nonostante l'importante ruolo nella segregazione cromosomica, il centromero è un punto caldo per la rottura e il riarrangiamento cromosomico6,7,8,9,10. La ricombinazione tra sequenze ripetitive nel centromero forma cromosomi anomali11,12,13. Le traslocazioni robertsoniane, una fusione di due cromosomi acrocentrici in corrispondenza o attorno ai centromeri, sono la forma di anomalia cromosomica osservata più frequentemente negli esseri umani e colpiscono 1 neonato su 1.00014. Gli isocromosomi i cui bracci sono immagini speculari l'uno dell'altro si trovano comunemente nelle cellule tumorali15. Gli isocromosomi di chr21 e chrX causano rispettivamente le sindromi di Down e Turner16,17. Rispetto ai centromeri dei mammiferi, i centromeri del lievito di fissione S. pombe sono corti (35 ~ 110 kb) ma contengono ripetizioni di DNA invertite che fiancheggiano una sequenza centrale non ripetitiva18,19. In questo fungo, gli isocromosomi vengono prodotti utilizzando ripetizioni invertite del DNA nel centromero20,21,22. La minore complessità della sequenza del DNA centromerico rende il lievito di fissione un sistema eccellente per studiare il meccanismo dei GCR centromerici.

La ricombinazione omologa è necessaria per riparare danni dannosi al DNA come le rotture del doppio filamento23. Rad51 è l'attore chiave nella ricombinazione omologa canonica e catalizza la ricerca dell'omologia e lo scambio di filamenti di DNA, formando anelli di spostamento. BRCA1 e BRCA2 dei mammiferi facilitano la ricombinazione dipendente da Rad51 e le loro mutazioni aumentano i GCR e predispongono i portatori al cancro24,25. La ricombinazione omologa mantiene l'integrità del centromero. Nei mammiferi, l'inattivazione di Rad51 aumenta la ricombinazione aberrante nei centromeri9,10,26. Nel lievito a fissione, la perdita di Rad51 aumenta la formazione di isocromosomi nei centromeri20,21,27. Un'analisi dettagliata utilizzando il lievito di fissione ha mostrato che Rad51 promuove preferenzialmente un modo conservativo di ricombinazione: ricombinazione non crossover nei centromeri27,28, sopprimendo così la formazione di isocromosomi.