$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Клеточная реакция на двухцепочечные разрывы хорошо задокументирована благодаря последовательности все более мощных методов направления разрывов к определенным участкам генома 1,2,3. Определенность местоположения позволяет однозначно охарактеризовать белки и другие факторы, которые накапливаются на участке и участвуют в реакции на повреждение ДНК (DDR), тем самым управляя путями негомологичного концевого соединения (NHEJ) и гомологичной рекомбинации (HR), которые восстанавливают разрывы. Конечно, многие разрывы вводятся такими агентами, как радиация и химические вещества, которые не атакуют определенные последовательности4. Однако для них существуют процедуры, которые могут преобразовать концы в структуры, поддающиеся маркировке и локализации 5,6. Разрывы также вносятся биологическими процессами, такими как перестройка иммуноглобулинов, и последние технологии позволяют их локализовать, а также7. Затем можно определить взаимосвязь между реагирующими факторами и этими сайтами.
Разрывы также появляются как косвенное следствие аддуктов, образованных соединениями, которые не являются врожденными разрушителями, но нарушают транзакции ДНК, такие как транскрипция и репликация. Они могут быть сформированы как особенность клеточного ответа на эти препятствия, возможно, во время восстановления или потому, что они провоцируют структуру, которая уязвима для атаки нуклеаз. Как правило, физическая связь между аддуктом, разрывом и ассоциацией с реагирующими факторами является выводной. Например, ICL образуются химиотерапевтическими средствами, такими как цисплатин и митомицинС8, и в качестве продукта реакции основных сайтов9. ICL хорошо известны как мощные блоки репликационных вилок10, тем самым останавливая вилки, которые могут быть расщеплены нуклеазами11. Ковалентная связь между цепями часто облегчается путями, которые имеют облигатные разрывы в качестве промежуточныхпродуктов 12,13, что требует гомологичной рекомбинации для восстановления репликационной вилки14. В большинстве экспериментов исследователь следит за реакцией интересующих факторов на разрывы, которые образуются ниже по течению от столкновения репликационной вилки с ICL. Однако, поскольку не было никакой технологии локализации провокационного поражения, можно только предположить близость реплизомы и ее составных частей к ICL.
Мы разработали стратегию, позволяющую анализировать белковые ассоциации с непоследовательными специфическими ковалентными аддуктами, проиллюстрированными здесь ICL. В нашу систему они введены псораленом, фотоактивным натуральным продуктом, используемым на протяжении тысячелетий в качестве терапевтического средства для лечения кожных заболеваний15. Наш подход основан на двух важных особенностях псораленов. Во-первых, это их высокая частота образования сшивки, которая может превышать 90% аддуктов, в отличие от менее 10%, образованных популярными соединениями, такими как цисплатин или митомицин С 8,16. Во-вторых, доступность соединения к сопряжению без потери сшивающей способности. Мы ковалентно связываем триметилпсорален с дигоксигенином (Dig), давно установленной иммунометкой. Это позволяет обнаруживать аддукты псоралена в геномной ДНК с помощью иммуноокрашивания метки Dig и визуализации с помощью обычной иммунофлуоресценции17.
Этот реагент был применен в нашей предыдущей работе для анализа встреч репликационной вилки с ICL с использованием анализа на основе ДНК-волокна16. В этой работе мы обнаружили, что репликация может продолжаться после неповрежденного ICL. Это зависело от ATR-киназы, которая активируется репликационным стрессом. Перезапуск репликации был неожиданным, учитывая структуру репликативной геликазы CMG. Он состоит из гетерогексамера MCM (M), который образует кольцо со смещенным зазором вокруг матричной цепи для синтеза ведущей цепи, которая заблокирована белками комплекса GINS (G, состоящего из PSF1, 2, 3 и SLD5) и CDC45 (C) 18. Предположение о том, что репликация может быть возобновлена на стороне ICL дистальнее стороны столкновения реплисом, приводило доводы в пользу изменения структуры реплисомы. Чтобы ответить на вопрос о том, какие компоненты были в ответе во время встречи с ICL, мы разработали подход, описанный здесь. Мы использовали тег Dig в качестве партнера в анализах бесконтактного лигирования (PLA)19 для изучения тесной связи ICL с белками реплиомы20.