Checkpoint-mediated DNA polymerase ε exonuclease activity curbing counteracts resection-driven fork collapse.
Checkpoint-mediated DNA polymerase ε exonuclease activity curbing counteracts resection-driven fork collapse.
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DOI：
10.1016/j.molcel.2021.04.006
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发表时间：
2021-07-01
期刊：
影响因子：
16
通讯作者：
Bermejo R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pellicanò G;Al Mamun M;Jurado-Santiago D;Villa-Hernández S;Yin X;Giannattasio M;Lanz MC;Smolka MB;Yeeles J;Shirahige K;García-Díaz M;Bermejo R
Pol-ε具有核酸外切酶活性，可进行高保真的前导链合成。POLε聚合酶和核酸外切酶的活性是平衡的，这是由于新生DNA链在催化部位之间的分配，因此当合成受到损害时，就会发生净切除。在体内，DNA合成停滞激活了复制检查点激酶，它起到了保护复制叉子功能完整性的作用。我们发现停滞不前的POLε驱动新生的链切除，导致叉子功能崩溃，通过检查点依赖的磷酸化来避免。POLε催化亚基Pol2在丝氨酸430上被磷酸化，影响聚合酶和核酸外切酶活性位点之间的分配。模拟磷酸的S430D改变减少了体外的核外溶解，并抵消了叉子的坍塌。相反，非磷酸化的pol2-S430A表达会导致切除驱动的应激性分叉缺陷。我们的发现表明，检查点激酶将Polε切换到核酸外切安全模式，防止新生的链切除和稳定停滞的复制叉子。选择性分割抑制对POLε在维持基因组完整性中的不同作用有影响。
DNA polymerase epsilon (Polε) carries out high fidelity leading strand synthesis owing to its exonuclease activity. Polε polymerase and exonuclease activities are balanced, due to partitioning of nascent DNA strands between catalytic sites, so that net resection occurs when synthesis is impaired. In vivo, DNA synthesis stalling activates replication checkpoint kinases, which act to preserve the functional integrity of replication forks. We show that stalled Polε drives nascent strand resection causing fork functional collapse, averted via checkpoint-dependent phosphorylation. Polε catalytic subunit Pol2 is phosphorylated on serine 430, influencing partitioning between polymerase and exonuclease active sites. A phosphormimetic S430D change reduces exonucleolysis in vitro and counteracts fork collapse. Conversely, non-phosphorylatable pol2-S430A expression causes resection-driven stressed fork defects. Our findings reveal that checkpoint kinases switch Polε to an exonuclease-safe mode preventing nascent strand resection and stabilizing stalled replication forks. Elective partitioning suppression has implications for the diverse Polε roles in genome integrity maintenance.
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