Molecular mechanisms of genome integrity maintenance under conditions of replication stress

Abstract

Přesné zdvojení chromozomální DNA je zásadní proces pro všechny dělící se buňky. V případě, že buňka nezvládne dokončit replikaci DNA, může tato skutečnost vést k buněčné smrti, případně k nezvratným změnám v genetické informaci, což může mít za následek tvorbu před-nádorových lézí a později vznik rakoviny. Sofistikovaný multiproteinový komplex zajišťující zdvojení DNA může být zpomalen či zastaven četnými překážkami jako jsou léze na DNA, sekundární DNA struktury ale i ostatními buněčnými aparáty jako je transkripční komplex. Čelní srážky replikace a transkripce asociované s tvorbou R-smyček jsou hlavním endogenním zdrojem genomové nestability. R-smyčky jsou genotoxické tří-vláknové struktury nukleových kyselin složené z RNA:DNA hybridu a nespárovaného vlákna DNA. Tyto R-smyčky mohou zastavit postup replikační vidlice. Eukaryotické buňky vyvinuly řadu mechanismů, které zajišťují odstranění anebo překonání překážek blokujících postup replikační vidlice, aby zajistily kompletní duplikaci DNA. Navzdory probíhajícímu intenzivnímu výzkumu nejsou zatím přesně pochopeny a definovány molekulární mechanismy, které zajišťují znovunastartování replikačních vidlic zastavených v důsledku interference s transkripčními komplexy a R-smyčkami. V této práci předkládáme naše poznatky o tom, jak lidské buňky za...

Precise and timely duplication of chromosomal DNA is an essential process for all dividing cells. Failure to complete this process can lead to cell death or irreversible changes in genetic information ultimately leading to cell transformation and cancer. The sophisticated multiprotein complex ensuring DNA replication is often slowed down or stalled by numerous obstacles, including DNA lesions and secondary DNA structures, but also by another vitally important cellular process - by ongoing DNA transcription. Head-on transcription-replication collisions (TRCs) associated with the formation of R-loop structures are the major endogenous source of genomic instability. R-loops are three-stranded nucleic acid structures composed of an RNA:DNA hybrid and displaced DNA strand, with a strong potential to halt replication fork progression and to have a genotoxic effect. To ensure complete DNA replication, the eukaryotic cells have developed various mechanisms for removal and overcoming the obstacles to replication fork progression. However, despite the extensive research, the molecular mechanisms underlying the restart of R-loop-stalled replication forks remain unclear. Here, we provide evidence that in human cells the restart of DNA synthesis at the sites of TRCs is a multi-step process involving fork...