Catalytically inactive DNA ligase IV promotes DNA repair in living cells.
Catalytically inactive DNA ligase IV promotes DNA repair in living cells.
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DOI：
10.1093/nar/gkac913
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发表时间：
2022-10-28
影响因子：
14.9
通讯作者：
Meek, Katheryn
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Goff, Noah J.;Breniere, Manon;Buehl, Christopher J.;de Melo, Abinadabe J.;Huskova, Hana;Ochi, Takashi;Blundell, Tom L.;Mao, Weifeng;Yu, Kefei;Modesti, Mauro;Meek, Katheryn
DNA双链断裂（DSBs）是由外部基因毒性物质（电离辐射或基因毒素）或内部过程（淋巴细胞中的重组中间体或复制错误）诱导的。由这些基因毒性过程诱导的DNA末端通常是不可连接的，需要潜在的诱变末端处理来使末端与非同源末端连接（NHEJ）的连接兼容。利用单分子方法，Loparo等人提出，通过将末端加工限制为具有连接能力的短程NHEJ复合体，可以保持NHEJ的保真度，从而“最大化DNA修复的保真度”。这些体外研究表明，虽然这种短程NHEJ复合物需要DNA连接酶IV (Lig4)，但其催化活性是可有可无的。在细胞模型中，我们发现失活的Lig4强有力地促进了活细胞中的DNA修复。与野生型细胞的修复产物相比，从失活的Lig4细胞中分离出来的修复产物在与替代末端连接（a- ej）一致的连接位点上使用微同源性（MH）的比例有所增加。但与缺乏NHEJ的a- ej不同的是，从无活性Lig4的细胞中分离出的关节中有很大比例没有MH -因此，与a- ej明显不同。最后，生化分析表明，无活性的Lig4复合物促进了DNA连接酶III （Lig3）的活性。
DNA double strand breaks (DSBs) are induced by external genotoxic agents (ionizing radiation or genotoxins) or by internal processes (recombination intermediates in lymphocytes or by replication errors). The DNA ends induced by these genotoxic processes are often not ligatable, requiring potentially mutagenic end-processing to render ends compatible for ligation by non-homologous end-joining (NHEJ). Using single molecule approaches, Loparo et al. propose that NHEJ fidelity can be maintained by restricting end-processing to a ligation competent short-range NHEJ complex that ‘maximizes the fidelity of DNA repair’. These in vitro studies show that although this short-range NHEJ complex requires DNA ligase IV (Lig4), its catalytic activity is dispensable. Here using cellular models, we show that inactive Lig4 robustly promotes DNA repair in living cells. Compared to repair products from wild-type cells, those isolated from cells with inactive Lig4 show a somewhat increased fraction that utilize micro-homology (MH) at the joining site consistent with alternative end-joining (a-EJ). But unlike a-EJ in the absence of NHEJ, a large percentage of joints isolated from cells with inactive Lig4 occur with no MH – thus, clearly distinct from a-EJ. Finally, biochemical assays demonstrate that the inactive Lig4 complex promotes the activity of DNA ligase III (Lig3).
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通讯作者：
Meek, Katheryn