二本鎖切断のための修復経路選択

Repair pathway choice for double-strand breaks.

• Yixi Xu
• Dongyi Xu

抄録

デオキシリボ核酸（DNA）は、内因性物質、環境放射線、化学的ストレス因子による損傷のリスクを常に抱えています。DNAの二本鎖切断（DSB）は、ゲノムの完全性と細胞の生存を脅かす重大な脅威となっています。DSBの修復には、非相同末端結合（NHEJ）と相同組換え（HR）の2つの主要な経路があります。3'一本鎖DNA（ssDNA）のオーバーハングの長さを決定するDNA末端切除の程度は、修復がNHEJかHRを介して行われるかどうかを決定する主要な因子である。3' ssDNAテールを必要としないNHEJは、細胞周期を通して起こる。53BP1とその補因子であるPTIPやRIF1-shieldinは壊れたDNA末端を保護し、長距離末端切除を阻害し、NHEJを促進します。一方、HRは主にS/G2期に発生し、相同領域に侵入できる3'尾を作るためにDNA末端処理を必要とし、忠実な遺伝子修復を確保する。BRCA1と補因子CtIP、EXO1、BLM/DNA2、MRE11-RAD50-NBS1（MRN）複合体はDNA末端切除を促進し、結果としてHRを促進します。DNA切除は、細胞周期、クロマチン環境、DNA末端切断の複雑さに影響されます。ここでは、DSBの修復経路選択に関与する主要な因子をまとめ、最近の関連論文について議論する。

Deoxyribonucleic acid (DNA) is at a constant risk of damage from endogenous substances, environmental radiation, and chemical stressors. DNA double-strand breaks (DSBs) pose a significant threat to genomic integrity and cell survival. There are two major pathways for DSB repair: nonhomologous end-joining (NHEJ) and homologous recombination (HR). The extent of DNA end resection, which determines the length of the 3' single-stranded DNA (ssDNA) overhang, is the primary factor that determines whether repair is carried out via NHEJ or HR. NHEJ, which does not require a 3' ssDNA tail, occurs throughout the cell cycle. 53BP1 and the cofactors PTIP or RIF1-shieldin protect the broken DNA end, inhibit long-range end resection and thus promote NHEJ. In contrast, HR mainly occurs during the S/G2 phase and requires DNA end processing to create a 3' tail that can invade a homologous region, ensuring faithful gene repair. BRCA1 and the cofactors CtIP, EXO1, BLM/DNA2, and the MRE11-RAD50-NBS1 (MRN) complex promote DNA end resection and thus HR. DNA resection is influenced by the cell cycle, the chromatin environment, and the complexity of the DNA end break. Herein, we summarize the key factors involved in repair pathway selection for DSBs and discuss recent related publications.

© 2020 The Author(s). Published by Portland Press Limited on behalf of the Biochemical Society.