相同組換え修復におけるRNF20依存的H2Bユビキチン化の解析  [in Japanese] Regulation of homologous recombination by RNF20-dependent H2B ubiquitination  [in Japanese]

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DNA損傷により引き起こされるリン酸化、ユビキチン化などのヒストンH2AXの修飾はDNA修復において非常に重要である。これらの修飾はDNA二重鎖切断(DSB)後に数分の間に起こりNBS1などの相同組換え修復(HRR)に関連する因子の損傷部位への集積を促進する働きがある。しかしながら、H2AX-/-細胞でもHRRで中心的な働きを担うRAD51の局在は正常であることからH2AX以外のヒストン修飾がこの経路に関係していると考えられた。我々は電離放射線(IR)照射後にH2AXとは独立的にヒストンH2Bのユビキチン化が増加することを発見し、その修飾がHRR経路に重要であることを明らかにした。さらにRNF20はH2Bのユビキチン化におけるE3リガーゼであり、IR照射後に核内フォーカスを形成し、H2Bのユビキチン化を増加させることでDSB部位のresectionを促進することを示した。RNF20の発現抑制、またはH2Bのユビキチン化部位の変異によりIR照射後のBRCA1、RAD51のフォーカス形成が抑制された。これらの実験結果と一致するようにRNF20のノックダウン細胞ではIR照射後のRAD51のクロマチン画分への集積が減少し、SCneo コンストラクトを用いた実験によりHRR頻度の低下も確認された。さらにRNF20の発現を抑制した細胞では、野生型細胞と比較してマイトマイシンC、IRへの感受性を示した。これらの結果からRNF20はH2AXには依存せず、H2Bのユビキチン化を介して相同組換え修復に機能することが示唆される。

A well-characterized early histone modification that is triggered by DNA is the phosphorylation and ubiquitination of the histone variant H2AX. This occurs minutes after the formation of DNA double strand breaks (DSBs) and leads to enhanced access by proteins, including NBS1 and others, that participate in homologous recombination-mediated repair (HRR) However, it is likely that another histone modification could be involved in this DNA repair pathway because H2AX-/- cells still display a normal localization of RAD51, a key protein in HRR, to sites of DSBs and exhibit significant HRR activity. We report here that, after exposure to ionizing radiation (IR), H2B is mono-ubiquitinated independently of H2AX modification and plays a critical role in RAD51-mediated HRR of DSBs. RNF20, an E3 ubiquitin ligase implicated in chromatin remodeling for transcription, forms IR-induced nuclear foci and promotes H2B mono-ubiquitination 1.5 hours post-irradiation, and this is followed by the release of H2B and H3 from chromatin. Surprisingly, the formation of IR-induced foci containing RAD51 and BRCA1 was substantially suppressed by decreased RNF20 expression or by a mutation of the ubiquitinated amino acid residue in H2B. Consistent with these data, depletion of RNF20 interfered with the accumulation of RAD51 and BRCA1 in chromatin and resulted in a pronounced reduction in HRR. As a result, RNF20 down-regulation significantly enhanced sensitivity to mitomycin C and IR. Moreover, RNF20-deficient phenotypes were corrected in part by chromatin decondensation using a histone deacetylase inhibitor, but IR-induced H2B ubiquitination was not affected by the addition of transcription inhibitors, suggesting the existence of transcription-independent chromatin reorganization activity at DSB sites by RNF20.

Journal

  • The Japan Radiation Research Society Annual Meeting Abstracts

    The Japan Radiation Research Society Annual Meeting Abstracts 2010(0), 225-225, 2010

    Journal of Radiation Research Editorial Committee

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