ERCC1-XPF-Komplex
Definition
Der ERCC1-XPF-Komplex ist eine strukturspezifische Nuklease. Sind schneidet am Übergang zwischen einzelsträngiger- zu doppelsträngiger DNA. Der ERCC1-XPF-Komplex ist an folgenden DNA-Reparaturmechanismen beteiligt:
- Nukleotid-Exzisionsreparatur (NER)
- Microhomology-mediated end joining (MMEJ)
- Single-Strand Annealing (SSA)
- Auflösung von DNA-Quervernetzung (Englisch: "interstrand-crosslinks")
Genetik
| Genname | Proteinname | Genlokus | Exons |
|---|---|---|---|
| ERCC1 | ERCC1 | 19q13.32 | 14 |
| ERCC4 | XPF | 16p13.12 | 13 |
ERCC1 ist evolutionär wahrscheinlich aus einer Genduplikation von XPF entstanden. In niedrigen Organismen konnte ERCC1 nicht nachgewiesen werden und XPF bildet dort ein Homodimer.
Struktur
ERCC1 ist ein Heterodimer. Obwohl nur XPF eine funktionsfähige Nukleasendomäne besitzt, ist die Bindung von ERCC1 erforderlich, damit sie katalytisch aktiv werden kann. ERRC1 ist für die Interaktion mit anderen Proteinen verantwortlich. ERCC1 und XPF binden über ihren hydrophoben C-Terminus aneinander. ERCC1 besitzt auch Reste einer Nukleasendomäne, die jedoch inaktiv ist.
Funktion in der DNA-Reparatur
Der ERCC1-XPF-Komplex bildet eine strukturspezifische Nuklease, die an den Übergang zwischen einzelsträngiger- zu doppelsträngiger DNA bindet und den Einzelstrang einschneidet.
Nukleotdid-Exzisionsreparatur
Die NER erkennt und korrigiert DNA-Schäden, die zu einer Strukturveränderung der DNA führen (Englisch: "bulky lesion"). Die DNA wird 5' und 3' um den Schaden herum eingeschnitten und ein gesamtes Segment entfernt (24-32 Nukleotide in Eukaryoten).[1]
Der ERCC1-XPF-Komplex bindet an den Preincision-Komplex, der die Schadstelle für den Einschnitt markiert. Der Komplex bindet einerseits über ERCC1 an das Protein XPA und andererseits über XPF an das einzelstrang-bindende Protein RPA. XPF schneidet nun den beschädigten Strang 5' oberhalb des Schadens ein. Der 3' Einschnitt wird durch die Nuklease XPG ausgeführt.[2]
DNA-Quervernetzung
ERCC1-XPF ist an der Auflösung von DNA-Quervernetzungen beteiligt. Diese stellen ein Hindernis für die Replikation dar und führen zum Zusammenbruch der Replikationsgabel. Um sie aufzulösen, muss die Beschädigung in einen Doppelstrangbruch umgewandelt werden. Obwohl der exakte Mechanismus noch weitgehend unbekannt ist, konnte gezeigt werden, dass ERCC1-XPF beide Stränge einschneidet. ERCC1-XPF Mutanten sind besonders sensitiv für DNA-quervernetzende Reagenzien.
MMEJ und SSA
Sowohl beim MMEJ als auch SSA entstehen nichthomologe einzelsträngige 3'-Überhänge ("flaps"), die durch ERCC1-XPF erkannt und abgeschnitten werden.[3]
Medizinische Bedeutung
Xerdomerma pigmentosum
Der Typ F der Hautkrankheit Xeroderma pigmentosum wird durch eine Mutation im Gen für XPF ausgelöst. Die Zellen der Betroffenen können durch UV-Strahlung induzierte DNA-Schäden wie Pyrimidin-Dimere nicht mehr reparieren. Dies führt zu massiven Hautschädigungen und einem rund 1.000fach erhöhtem Risiko für Hautkrebserkrankungen.
Chemoresistenz
In verschiedenen Krebsarten, wie beim Nicht-kleinzelligem Bronchialkarzinom, Epidermoidtumor und Ovarialkarzinom, korrelieren hohe ERCC1-XPF Level mit einer schlechten Prognose und Resistenz für viele Chemotherapeutika. Starke ERCC1-XPF Expression erlaubt es Tumorzellen, die Wirkung von DNA-quervernetzenden Reagenzien wie Cisplatin aufzuheben.[4]
siehe auch: Nukleotid-Exzisionsreparatur
Quellen
- ↑ Kirschner, K. & Melton, D. W. Multiple roles of the ERCC1-XPF endonuclease in DNA repair and resistance to anticancer drugs. Anticancer Res 30, 3223-3232 (2010).
- ↑ McNeil, E. M. & Melton, D. W. DNA repair endonuclease ERCC1-XPF as a novel therapeutic target to overcome chemoresistance in cancer therapy. Nucleic Acids Res 40, 9990-10004, doi:10.1093/nar/gks818 (2012).
- ↑ McVey, M. & Lee, S. E. MMEJ repair of double-strand breaks (director's cut): deleted sequences and alternative endings. Trends Genet 24, 529-538, doi:10.1016/j.tig.2008.08.007 (2008).
- ↑ Kirschner, K. & Melton, D. W. Multiple roles of the ERCC1-XPF endonuclease in DNA repair and resistance to anticancer drugs. Anticancer Res 30, 3223-3232 (2010).