A plant-specific module for homologous recombination repair.
A plant-specific module for homologous recombination repair.
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用于同源重组修复的植物特异性模块
DOI：
10.1073/pnas.2202970119
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发表时间：
2022-04-19
影响因子：
11.1
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
DNA 损伤会导致基因组不稳定和包括癌症在内的多种疾病。同源重组修复 (HR) 是修复 DNA 双链断裂（最严重的 DNA 损伤形式）的无差错途径。然而，人们对植物中的同源机制仍知之甚少。转录因子 SOG1 是植物 DNA 损伤反应的主要调节因子。在这项研究中，我们发现植物特异性泛素 E3 连接酶 DDRM1 泛素化并稳定 SOG1 以促进 HR。因此，DDRM1-SOG1 是 HR 的工厂专用模块。 DDRM1是一种进化上古老的蛋白质，在最早的陆地植物苔藓中被发现，表明DNA损伤反应是植物从水生向陆地进化的重要机制。同源重组修复 (HR) 是一种无错误的 DNA 损伤修复途径，可维持基因组稳定性，也是使用基因组编辑工具进行基因靶向的基础。然而，人们对植物同源重组的机制仍知之甚少。通过对拟南芥中 DNA 损伤反应突变体 (DDRM) 的遗传筛选，我们发现 HR 需要植物特异性泛素 E3 连接酶 DDRM1。 DDRM1 包含一个 N 端 BRCT（BRCA1 C 端）结构域和一个 C 端 RING（非常有趣的新基因）结构域，在包括苔藓在内的植物中高度保守。 ddrm1 突变体在 HR 方面存在缺陷，因此对 DNA 损伤试剂高度敏感。生化研究表明，DDRM1 与转录因子 SOG1 相互作用并使其泛素化，SOG1 是一种植物特有的 DNA 损伤反应主调节因子。有趣的是，DDRM1 介导的泛素化促进了 SOG1 的稳定性。遗传数据一致支持 SOG1 在 DDRM1 下游发挥作用。我们的研究表明 DDRM1-SOG1 是 HR 的植物特异性模块，并强调了泛素化在 HR 中的重要性。
DNA damage causes genome instability and numerous diseases including cancers. Homologous recombination repair (HR) is an error-free pathway to repair DNA double-strand breaks, the most serious forms of DNA damage. However, the HR mechanisms in plants are still poorly understood. The transcription factor SOG1 is a master regulator of plant DNA damage responses. In this study, we find that a plant-specific ubiquitin E3 ligase DDRM1 ubiquitinates and stabilizes SOG1 to promote HR. Therefore, DDRM1- SOG1 is a plant-specific module for HR. DDRM1 is an evolutionarily ancient protein, which is identified in mosses, the first land plants, indicating that DNA damage response is an important mechanism for plant evolution from aquatic to land. Homologous recombination repair (HR) is an error-free DNA damage repair pathway to maintain genome stability and a basis of gene targeting using genome-editing tools. However, the mechanisms of HR in plants are still poorly understood. Through genetic screens for DNA damage response mutants (DDRM) in Arabidopsis, we find that a plant-specific ubiquitin E3 ligase DDRM1 is required for HR. DDRM1 contains an N-terminal BRCT (BRCA1 C-terminal) domain and a C-terminal RING (really interesting new gene) domain and is highly conserved in plants including mosses. The ddrm1 mutant is defective in HR and thus is hypersensitive to DNA-damaging reagents. Biochemical studies reveal that DDRM1 interacts with and ubiquitinates the transcription factor SOG1, a plant-specific master regulator of DNA damage responses. Interestingly, DDRM1-mediated ubiquitination promotes the stability of SOG1. Consistently, genetic data support that SOG1 functions downstream of DDRM1. Our study reveals that DDRM1-SOG1 is a plant-specific module for HR and highlights the importance of ubiquitination in HR.
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