nedávná práce několika skupin posílila stále se rozšiřující funkční vazby mezi odpovědí na poškození DNA (DDR) a ciliogenezí. Vzhledem k tomu, že DDR i primární ciliogeneze jsou mechanismy stresové reakce, které jsou neoddělitelně spojeny s buněčným cyklem (viz níže), pak tato zjištění možná nejsou příliš neočekávaná v kontextu jejich biologické funkce. Kromě toho centrioly, které mohou pomoci řídit stabilitu genomu v proliferujících buňkách správnou organizací mikrotubulů a přesnou segregací chromozomů, také tvoří bazální tělo primárních řasinek v klidových buňkách. Defekty faktorů stability DDR / genomu jsou však tradičně spojeny se syndromy dědičných onemocnění predisponujících k rakovině, zatímco pacienti s ciliopatiemi nemají zvýšené riziko vzniku rakoviny. To dělá nedávné zjištění, že mutace v některých proteinech DDR jsou kauzální pro podmnožinu lidských ciliopatií o to zajímavější. Následující části proto poskytnou stručný přehled nedávno objevených genetických a funkčních vazeb mezi DDR a ciliogenezí. Zdůrazňujeme dosud identifikované klíčové proteiny, které mají v těchto biologických procesech dvojí roli.
odpověď na poškození DNA a stabilita genomu
DNA v buňkách je denně poškozována jak z exogenních zdrojů, např. UV záření ze slunce nebo karcinogenů v tabákovém kouři, tak z endogenních zdrojů, např. metabolické vedlejší produkty, chyby zavedené během replikace DNA nebo defekty segregace chromozomů během mitózy . V zájmu zachování genomické integrity a minimalizace akumulace potenciálně pro-mutagenních lézí v genomu se vyvinuly sofistikované molekulární mechanismy, které řeší četné denní léze, které se mohou vyskytnout v buňce, např. zlomy DNA (jednovláknové a dvouvláknové), poškození báze a cukru na páteři DNA, zkřížené vazby DNA a DNA-proteinu, neshody párů bází začleněné během replikace DNA a alkylačních lézí na různých místech DNA . Tyto procesy zahrnují vysoce specializované sady proteinů a cest, které zprostředkovávají detekci a opravu specifických lézí, ale často mají překrývající se funkce mezi mnoha různými cestami opravy DNA . Detekce a následná oprava poškození DNA jsou koordinovány s buněčným cyklem prostřednictvím řady komplexních regulačních a zpětnovazebních mechanismů známých souhrnně jako kontrolní body buněčného cyklu . Takové kontrolní body mohou být aktivovány v různých fázích procesu buněčného cyklu, aby se poskytl čas na vyřešení lézí DNA před postupem do další fáze buněčného cyklu . To je nezbytné pro udržení integrity sekvence genomu, protože neprovedení tohoto procesu může vést k tomu, že potenciální pro-mutagenní léze budou během replikace „fixovány“ a přeneseny na dceřiné buňky během mitotické segregace chromozomů . Pokud je poškození genomu mimo schopnost buňky adekvátně opravit, spustí se mechanismy buněčné smrti, které působí jako konečné bezpečné selhání, aby se zabránilo šíření a průchodu potenciálně pro-mutagenních lézí do dceřiných buněk . Společným termínem pro detekci a následnou opravu potenciálně pro-mutagenních DNA lézí je“ DNA damage response “ (DDR), která spolu s proapoptotickými mechanismy působí jako kritická bariéra pro rozvoj rakoviny . Význam intaktní DDR v boji proti tumorigenezi je možná nejlépe demonstrován četnými syndromy onemocnění predisponujícími k rakovině u lidí, které jsou důsledkem základních mutací faktorů DDR . Navíc je dobře prokázáno, že existuje zvýšené riziko rakoviny prsu nebo kolorektálního karcinomu u jedinců s mutacemi ve specifických faktorech DDR, např. BRCA1 / 2 a MSH2, MSH6 atd. . Mutace v genech kódujících nepřeberné množství DDR faktorů mohou také vést k řadě dalších lidských dědičných nebo sporadických poruch s několika překrývajícími se klinickými fenotypy . Nejběžnějším překrývajícím se klinickým znakem spojeným s mutacemi v takových faktorech je vrozená mikrocefalie, potenciálně způsobená defekty neurogeneze během vyvíjejícího se embrya . Rychlá expanze buněk, ke které dochází během tohoto procesu, je náchylná k poškození DNA a také vyžaduje přesné asymetrické dělení buněk. Jako takové se ukázalo, že mutace v proteinech, které mají důležité funkce při replikaci DNA, opravě DNA,udržování centrosomu, regulaci mikrotubulů a mitóze, jsou kauzální pro několik lidských mikrocefalických poruch (viz tabulka 1 pro některé příklady).
DDR faktory a centrosomy
centrosom působí jako hlavní místo nukleace a organizace mikrotubulů v interfázových i mitotických buňkách a tvoří základ bazálního těla během ciliogeneze (viz níže). Skládá se ze dvou ortogonálně umístěných válcovitě tvarovaných struktur známých jako centrioly, které jsou obklopeny elektronově hustou matricí nazývanou pericentriolární materiál (PCM) a působí jako organizované lešení, které usnadňuje nábor bílkovin do centrosomu. S PCM jsou spojeny četné částice nazývané centriolární satelity, které obsahují mnoho složek PCM a dalších centrosomálních proteinů . Tvorba, zrání a duplikace centrosomů jsou regulovány společně s buněčným cyklem . Jako takové defekty v progresi buněčného cyklu, např. po indukci poškození DNA může vést ke změnám ve složení a architektuře centriolárních satelitů a vést k chybám duplikace centrosomu . Vzhledem k tomu, že k duplikaci centrosomů dochází během G1 / s-fází buněčného cyklu, buňky zažívají trvalé poškození DNA a aktivační a/nebo replikační stres kontrolního bodu, který prodlužuje čas strávený v S-fázi, může vést k abnormální duplikaci centrosomu zvané nadpočetné centrosomy . Kromě toho bylo nedávno prokázáno, že některé centriolární satelity tvoří interaktom spolu s centrosomálními proteiny, které podporují aktivitu CDK2 a účinnou duplikaci centriol .
vzhledem k důležitým rolím centrosomu v buňce a funkčnímu překrývání s DDR (viz výše) není možná příliš překvapivé, že defekty faktorů spojených s centrosomem, které fungují v procesech DDR, vedou k řadě lidských dědičných poruch, které zahrnují několik mikrocefalických poruch a ciliopatií (Tabulka 1). To zahrnuje příklady klinickopatologického překrytí mezi pacienty s ciliopatií a mikrocefalií, stejně jako mutace v proteinu cenpf regulujícím mikrotubuly, které jsou spojeny jak s ciliopatií, tak s mikrocefalií . Kromě toho existuje dlouhodobé spojení mezi nadpočetnými centrosomy, nestabilitou genomu a vývojem a/nebo progresí rakoviny, protože nadpočetné centrosomy jsou běžným znakem rakovinných buněk . Funkční důsledek abnormálního počtu centrosomů v souvislosti s rakovinou byl nedávno zdůrazněn demonstrací, že amplifikace centrosomu může vést ke změnám adheze buněk, které mohou pomoci řídit invazivní fenotypy spojené s metastatickými rakovinnými buňkami . Je však zajímavé poznamenat, že i vzhledem k dvojí roli mnoha proteinů spojených s centrosomem v rámci ciliogeneze (Tabulka 1) a že signální dráhy spojené s řasinkami jsou často dysregulovány u rakovin, neexistuje zjevná souvislost mezi ciliopatií a rizikem rakoviny (diskutováno níže).
funkční vazby mezi DDR a centrosomy byly dříve odvozeny centrosomální lokalizací několika faktorů DDR, včetně proteinů pro opravu DNA BRCA1, BRCA2, PARP1 a NBS1; DDR signalizačních kináz ATM, CHK1 a CHK2; a kontrolního bodu buněčného cyklu a transkripčního regulátoru TP53 . Je však třeba poznamenat, že zkřížená reaktivita protilátek v těchto studiích nemůže být vyloučena bez důkladné validace činidla . Přesvědčivější mechanistické poznatky o biologické funkci vycházejí z pozorování, že E3 ubikvitin ligáza BRCA1 ubikvityluje gama-tubulin v centrosomech, což je důležité pro omezení nadměrné duplikace centrosomu během fází s a G2 buněčného cyklu, na oplátku, je regulován NBS1 a předcházející kinázou ATR spojenou s DDR . Původně se uvádělo, že DDR efektorová kináza CHK1 se také lokalizuje na centrosom, ale to bylo následně zjištěno nespecifickou interakcí zkřížené reakce protilátky CHK1 s centrosomálním proteinem CCDC151 . V současné době proto není jasné, jak může CHK1 přispívat k mechanismu amplifikace centrosomu pomocí funkcí NBS1 a BRCA1, které jsou schopny aktivovat CHK1 v reakci na poškození DNA a / nebo replikační stres . Ukázalo se však , že funkce CHK1 je důležitá pro regulaci expanze PCM, což je proces, u kterého bylo prokázáno, že ovlivňuje růst dceřiných centriolů . Kromě toho může CHK1 spolu s centrosomálním proteinem MCPH1 (Tabulka 1) kontrolovat mitotický vstup . Je zajímavé, že změny exprese MCPH1 byly spojeny jak s karcinomem prsu, tak s karcinomem vaječníků, což může být důsledkem zvýšeného buněčného dělení u nádorů vyššího stupně . Změny v duplikaci centriolu v S-fázi v důsledku expanze PCM nebo nevhodného načasování buněčného cyklu by proto mohly být mechanismy, kterými by změny funkce CHK1 mohly ovlivnit integritu centrosomu, i když jsou zjevně zapotřebí další studie k řešení těchto problémů.
interakce mezi proteiny spojenými s centrosomem a DDR mohou také nastat v reakci na exogenní stres. Například centrosomální a ciliogeneze podporující protein CEP164 (Tabulka 1) je fosforylován KINÁZAMI ATM a ATR spojenými s DDR v reakci na několik genotoxických stresů, kde pomáhá vytvořit kontrolní bod poškození G2 / M a regulovat procesy dělení buněk . Bylo také prokázáno, že CEP164 se znovu lokalizuje na místa poškození vyvolaného UV zářením a je vyžadován pro efektivní buněčné reakce na poškození DNA vyvolané UV zářením . V současné době však není jasné, zda se jedná o specifickou odpověď na UV záření nebo obecnější odpověď na léze blokující replikaci a / nebo indukci drah signalizace stresu zprostředkovaných p38. Je zajímavé poznamenat, že hlavní centriolární faktor centrin 2 má jak centriolární lokalizaci, tak Hlavní jadernou složku. Ten funkčně reaguje na poškození DNA vyvolané UV zářením a fyzicky interaguje s XPC, aby podpořil účinnou opravu lézí DNA indukovaných UV zářením. Nedávné studie naznačují, že ATM může také působit jako univerzální proteinkináza během cytoplazmatických signalizačních procesů, a ATM proto může mít“ nekanonickou DDR “ ciliární roli, která udržuje stabilitu genomu a zprostředkovává buněčné odpovědi na různé jiné buněčné napětí. Ve skutečnosti existuje řada proteinů spojených s centrosomem, které jsou známými nebo předpovídanými in vivo substráty kináz ATM, ATR a DNA-PKC asociovaných s DDR, které zahrnují centrosomální a ciliární proteiny, jako je ninein, PCM1 a INPP5E . Dalším příkladem centrosomového proteinu, který je přímým substrátem DDR kináz, je CEP63 (Tabulka 1), který je fosforylován ATM a ATR za účelem podpory sestavení mitotického vřetena a bylo prokázáno, že reguluje duplikaci centriolu, potenciálně prostřednictvím centrosomální aktivity CDK . Nicméně, na rozdíl od CEP164, přímá role CEP63 v buněčné odpovědi na poškození DNA je ještě třeba objasnit. Kromě toho, i když to není přímo přidružená DDR kináza, kináza Aurora a reguluje mitotický vstup a výstup, stejně jako demontáž cilium . Jedním ze substrátů Aurory a je mitotická kináza PLK1, která může také podporovat demontáž řasinek a bylo prokázáno, že funguje při obnově kontrolního bodu buněčného cyklu po poškození DNA . V souladu s těmito nálezy je práce z několika skupin spojujících APC, který koordinuje mitotickou progresi v reakci na poškození DNA a replikační stres, na ciliogenezi . Nakonec jsme nedávno prokázali, že některé centriolární satelitní proteiny mají dvojí roli při podpoře ciliogeneze a prevenci akumulace poškození DNA v buňce .
zde uvedené příklady (viz tabulka 1 pro další příklady) ukazují jak fyzické, tak funkční interakce mezi DDR centrosomálními proteiny, z nichž mnohé řídí ciliogenezi. Většina souhry mezi DDR a centrosomovými proteiny zahrnuje buď regulaci duplikace centrosomu v buněčném cyklu, nebo regulaci přesného načasování mitotického vstupu tělem vřetenového pólu. Takové přeslechy mezi těmito procesy proto mohou být důležité pro řízení věrného buněčného dělení během časného vývoje, jak ukazuje příklad mikrocefalických poruch, a mohou být také spojeny s nekontrolovaným buněčným dělením během progrese a/nebo vývoje nádoru. Další objasnění funkční konektivity mezi těmito buněčnými procesy by mělo poskytnout nový pohled na řadu lidských dědičných a sporadických poruch (Tabulka 1).
buněčná role savčích řasinek
primární řasinky jsou organely založené na mikrotubulích, které snímají a přenášejí extracelulární signály na mnoha typech buněk během fáze G1 / G0 buněčného cyklu . Cilia mají komplexní ultrastrukturu s kompartmentací molekulárních složek, které se kombinují ve funkčních modulech. Ztráta nebo mutace těchto složek může narušit ciliární funkce, jako je kontrola vstupu a výstupu proteinu z cilium, regulace signalizačních kaskád a kontrola buněčného cyklu. Zejména, ciliární přechodová zóna byla navržena jako rozbočovač, který zprostředkovává a integruje parakrinní signalizaci během embryonálního vývoje a morfogeneze tkáně, včetně signálních drah SHH, WNT a Notch . Společným mechanismem pro regulaci těchto drah se zdá být diskrétní rozdělení signalizačních komponent na cilium. Jako paradigma pro jiné cesty, Smo, ko-receptor a převodník pro SHH, translokuje do a poté aktivuje gli transkripční faktory v ciliu . Kanonická signalizace WNT / β-Katenin je také omezena kompartmentací signalizační složky Wnt Jouberin, zajišťující translokaci β-kateninu od jádra a do cilium . Signalizace Notch je zase navržena jako modulátor ciliární signalizace SHH regulací ciliární translokace Smo . V poslední době se ukázalo , že signalizační dráhy mTOR , Hippo, TGFß a PDGF jsou regulovány prostřednictvím mechanismů závislých na ciliárech, s různými důsledky na proliferaci a velikost buněk, diferenciaci, autofagii, apoptózu a tumorigenezi. V současné době není jasné, do jaké míry některý z ciliárních signálních drah moduluje DDR, ačkoli nedávná studie naznačila, že receptor Notch1 se váže a negativně reguluje aktivitu kinázy ATM spojené s DDR, a může být součástí interactomu s dalšími faktory spojenými s DDR . Bude proto zajímavé určit, jaký vliv mají další spojení mezi receptorem Notch1 a ATM na ciliogenezi. Z těchto studií, hlášené spojení mezi centrosomálními a ciliárními proteiny s DDR spojují procesy biogeneze cilium a demontáž s mitotickými a s-fázovými kontrolními cestami, které monitorují selhání replikace DNA a přenos chromozomů. Narušení těchto ciliárních procesů proto může umožnit dysregulovanou buněčnou proliferaci, charakteristický znak všech rakovin. Naopak, nedávná práce vedla k rostoucímu uznání, že změny načasování a progrese replikace, což vede k replikačnímu stresu a aktivaci DDR, jsou rysy některých renálních ciliopatií .
přístupy systémové biologie odhalily rozšířenou roli pro spliceosomové proteiny a další faktory zpracování mRNA při prevenci poškození DNA, které bylo v některých případech způsobeno aberantními strukturami RNA–DNA . Mnoho stejných složek zpracování spliceosomu a mRNA, včetně těch, které byly mutovány v zděděných formách stavu degenerace sítnice retinitis pigmentosa, byly také identifikovány na nedávné obrazovce reverzní genetiky pro geny a cesty regulující ciliogenezi . Ztráta primárních řasinek byla také pozorována u nádorů mnoha nádorů, včetně karcinomu prsu a karcinomů ledvin, což vyvolává náznaky, že cilium může být „organela potlačující tumor“. Například familiární adenomatózní polypóza (FAP nebo Gardnerův syndrom), dědičná rakovina závislá na Wnt, může být zprostředkována mechanismem závislým na ciliárních látkách . Mechanistické podrobnosti k vysvětlení těchto pozorování však zůstávají neznámé, takže není jasné, zda ztráta řasinek přispívá nebo je pouze důsledkem jaderných událostí replikačního stresu a aktivovaného DDR.
je také důležité si uvědomit, že signalizační dráhy mají více rolí při udržování normální homeostázy dospělých tkání, které jsou odlišné od vývojové signalizace během embryogeneze. Úloha primárních řasinek ve vývojové signalizaci SHH je dobře zavedená, ale tato cesta také reguluje přežití a proliferaci populací tkáňových progenitorů a kmenových buněk . Tyto mitogenní role mohou vysvětlit, proč abnormální aktivace kanonické signální dráhy SHH, buď aktivací mutací v komponentách dráhy nebo produkcí ligandu v autokrinním mechanismu, predisponuje k rakovině v mnoha různých tkáních, včetně meduloblastomu, glioblastom a bazocelulární karcinom . Zda jsou primární řasinky nezbytné pro mitogenní role SHH, není v současné době jasné. Například tumorigeneze způsobená aktivačními mutacemi v Shh ko-receptoru Smo je snížena, pokud jsou řasinky ablace, zatímco ztráta řasinek zvýšila tumorigenezi způsobenou aktivovaným GLI2, transkripčním efektorem signalizace SHH . Komplexní mitogenní role SHH však poskytují jedno vysvětlení, proč u pacientů s ciliopatií nedochází ke zjevnému zvýšení incidence rakoviny.
vznikající genetické a funkční vazby mezi DDR a primární řasinkou
nedávno bylo prokázáno, že v proliferujících buňkách je několik centriolárních satelitních proteinů re-strukturováno po exogenních stresech, jako je UV, které zase potlačují inhibiční signály a usnadňují ciliogenezi . Podobně, autofagie vyvolaná stresem může ovlivnit složení centriolárních satelitů pro podporu ciliogeneze . Naopak stresová signalizace prostřednictvím primárního cilium pomáhá regulovat autofagii podporou tvorby autofagozomu . Také jsme prokázali, že některé centriolární satelitní proteiny působí na podporu ciliogeneze a stability genomu, což může být částečně prostřednictvím regulace složení centrosomu a duplikace centriolu prostřednictvím aktivity CDK2 . Stresové signály vycházející z poškození DNA mohou být buď intra-nebo intercelulární prostřednictvím různých mechanismů zahrnujících kontakty mezi buňkami a / nebo extracelulární signalizaci souhrnně známou jako „vedlejší účinky“. Souhra mezi DDR a primární řasinkou proto může zahrnovat jak vnitřní funkční interakce mezi DDR a centriolárními/bazálními tělními proteiny, tak i vnější signály ze sousedních buněk. V posledních několika letech se objevily funkční vazby mezi autofagií a DDR, kde autofagie usnadňuje osud buněk po poškození DNA a také pomáhá předcházet nestabilitě genomu v boji proti tumorigenezi . Zajímavé je, že procesy autofagie mohou také reagovat na účinky kolemjdoucích vyvolané poškozením DNA, což usnadňuje intra – a mezibuněčná signalizace stresu. Tato složitá souhra mezi těmito buněčnými mechanismy reagujícími na stres má potenciální důsledky pro ciliopatie a mikrocefalické poruchy, stejně jako pro rakovinu .
kromě výše uvedených příkladů, které prokazují fyzické a funkční spojení mezi DDR a centrosomálními proteiny, práce z několika skupin odhalila přímé genetické a funkční vazby mezi DDR a ciliogenezí(tabulky 1, 2). Jak bylo uvedeno výše, pro-ciliogenezní centrosomální protein CEP164 je regulován DDR kinázami a podporuje buněčné reakce na poškození DNA vyvolané UV zářením . V poslední době se ukázalo, že homozygotní recesivní mutace v CEP164 jsou kauzální pro podskupinu ciliopatií souvisejících s nefronoftisis, s mutantními modely zebrafish vykazujícími jak fenotypy ciliopatie, tak neefektivní odpovědi na poškození DNA . Dále tato studie také ukázala, že NPHP10 (také známý jako SDCCAG8), který se obvykle nachází v centrosomech, je re-lokalizován do jaderných ložisek v reakci na poškození DNA, a následná studie naznačila, že nedostatek NPHP10 (buď v buněčných modelech nebo v buňkách odvozených od knock-out myší) vede ke zvýšeným hladinám poškození DNA a aktivaci kontrolního bodu buněčného cyklu. V souladu se zavedenou funkční rolí pro některé členy rodiny nek kináz v DDR i ciliogenezi bylo nedávno hlášeno, že kináza NEK8 spojená s ciliopatií (Tabulka 1 )je důležitá při kontrole buněčných odpovědí na replikační stres prostřednictvím DDR kinázy ATR a omezení aktivity CDK k potlačení tvorby zlomů DNA. Co je překvapivější, vzhledem k nepřekrývajícím se klinickým fenotypům CILIOPATIÍ spojených s NEK8 a pacientů se Seckelovým syndromem spojených s ATR, je to, že buňky exprimující kinázový mutant NEK8 související s ciliopatií měly zvýšení poškození DNA a defektů buněčného cyklu a že ledviny NEK8 mutovaných myší nahromadily poškození DNA . Kromě toho byl centrosomální protein CEP290, mutovaný v řadě ciliopatií včetně Joubertova syndromu, také zapojen do regulace replikačního stresu DNA a DDR (Tabulka 1), což naznačuje, že chronický replikační stres může být klíčovým hnacím motorem ve vývoji některých ciliopatií . Podobně jako ve studii NEK8 měly buňky exprimující mutant CEP290 také nevhodnou aktivitu CDK. Tkáňově specifický replikační stres v určitých genetických pozicích může být proto běžným mechanismem, který řídí vývoj podmnožiny ciliopatií, a naznačuje, že CDK může být potenciálním terapeutickým cílem pro taková onemocnění .
je zajímavé, že stejná studie identifikující mutace CEP164 jako kauzativní pro podskupinu ciliopatií souvisejících s nefronoftisis také identifikovala kauzativní mutace v MRE11 (Tabulka 2). MRE11 interaguje stechiometricky s RAD50 a NBS1 (tvořící takzvaný komplex MRN), aby usnadnil klíčové funkce procesů opravy DNA . Konkrétně mutace zárodečné linie v NBS1 nebo MRE11 vedou ke vzniku dědičných poruch predisponujících k rakovině Nijmegenův syndrom zlomení a porucha podobná ataxii-telangiektázii (ALTD). Dále bylo prokázáno, že MRE11 funguje jako bariéra proti tumorigenezi a dědičné heterozygotní mutace v MRE11, NBS1 nebo RAD50 jsou spojeny s rizikem rakoviny prsu s nízkou střední penetrací . V současné době není jasné, jak a proč specifické mutace zejména v MRE11 mohou vést k ciliopatiím. To vyvolává zajímavé otázky o tom, zda mutace u jiných členů klíčového komplexu MRN spojeného s DDR (MRE11-RAD50-NBS1), mutace, které způsobují dědičné rakovinové syndromy, mohou být také příčinou jiných renálních retinálních ciliopatií. Možná ještě překvapivější byl nedávný objev, že mutace ve Fanconiho anémii a NUKLEÁZE FAN1 související s rakovinou (Tabulka 2;) by mohly být příčinou podskupiny karyomegalických intersticiální nefritidy typu ciliopatie . Vzhledem k tomu, že se tento enzym podílí na opravě DNA lézí, které blokují replikaci DNA, studie naznačila, že defektní nukleázová aktivita v určitých orgánech by mohla vést ke stárnutí buněk po zvýšené expozici genotoxinům(možná vyplývající ze zvýšeného aktivního metabolismu). Může to být podobný scénář jako navrhovaný zvýšený replikační stres pozorovaný v ledvinách jak u myší s deficitem CEP290, tak u NEK8 (viz výše). I když to může být mechanismus, kterým mohou mutace FAN1 vyvolat ciliopatie, základní biologie může být komplikovanější, zejména vzhledem k tomu, že fenotypy spojené s ciliopatiemi typu karyomegalické intersticiální nefritidy nejsou u pacientů s Fanconiho anémií (FA) patrné. Takový fenotypový rozpor může být také částečně způsoben redundancí v rámci cest, které fungují k vyřešení lézí bránících replikaci DNA .
kromě těchto genetických studií několik skupin také odhalilo funkční vazby na ciliogenezi pro proteiny tradičně spojené s DDR. Příkladem toho je nedávné zjištění, že ATR se lokalizuje do bazálního těla v myších fotoreceptorových buňkách (Tabulka 2) a je důležitý pro ciliogenezi během vyvíjejícího se oka . ATR je také vyžadován pro signalizaci Sonic hedgehog související s ciliárními in vitro a in vivo, ale zdá se, že je do značné míry postradatelný pro ciliogenezi, v roli, která se liší od její funkce v DDR a replikaci . Dalším zjištěním je, že mutace v licenčních faktorech replikace DNA, jako je ORC1 (Tabulka 2), byly příčinou mikrocefalické poruchy Meier–Gorlinův syndrom (MGS) a bylo také prokázáno, že ovlivňují ciliogenezi prostřednictvím zhoršené signalizace SHH . Ukázalo se, že protein AAA-ATPázy VCP / p97, který reguluje lokalizaci několika faktorů DDR v místech poškození DNA, je potřebný pro ciliogenezi (Tabulka 2), kdy může provádět podobné funkce při regulaci ubikvitylace proteinů zprostředkovaných E3 ligázou v bazálním těle . Nakonec se ukázalo, že protein ATMIN, vazebný partner klíčové DDR kinázy ATM a také důležitý pro buněčné reakce na replikační stres, je také důležitý pro ciliogenezi během morfogeneze plic i ledvin u vývojových myší díky své schopnosti transkripčního faktoru regulovat signalizaci WNT . Souhrnně tyto studie prokazují genetické i funkční vazby mezi DDR a ciliogenezí (Tabulka 2).
lidský primární cilium a rakovina
na rozdíl od těchto nedávných objevů zahrnujících faktory spojené s DDR u lidských ciliopatií je obecné pozorování, že zvýšené riziko nebo výskyt rakoviny není obecně spojen s lidskými ciliopatiemi. Výjimky zahrnují syndrom Birt-Hogg-Dubé a Von Hippel-Lindauův syndrom, které jsou dědičnými poruchami rakoviny ledvin s některými klinickými rysy ciliopatií . Kromě toho, ačkoli pacienti s polycystickým onemocněním ledvin mají benigní renální cysty v důsledku fenotypu buněčného přerůstání, nemají zvýšené riziko vzniku rakoviny a ve skutečnosti mohou mít celkově snížené riziko rakoviny ve srovnání s neovlivněnými jedinci . Není jasné, proč tomu tak může být, ale bylo navrženo, že náhodná zvýšená míra buněčné smrti prostřednictvím apoptotických a / nebo autofagických mechanismů může pomoci snížit riziko rakoviny u postižených jedinců. Podobný jev byl hlášen u genetického snížení aktivity ATR omezujícího růst nádorů s deficitem P53 u myší, i když bylo hlášeno zvýšené riziko rakoviny u některých pacientů se Seckelovým syndromem, přičemž alespoň jeden z nich měl kauzativní genetický defekt v ATR genu . Je zajímavé, že nedávno bylo navrženo, že zvýšený replikační stres, podobný tomu, který se často vyskytuje u rakovin v důsledku aktivace onkogenu, je fenotyp spojený s podskupinou ciliopatií ,jako je Joubertův syndrom spojený s CEP290. Může se tedy stát, že je zapotřebí určité úrovně tolerance ke zvýšenému replikačnímu stresu, aby bylo možné řídit více tumorigenních fenotypů spojených s onemocněními souvisejícími s DDR, které nejsou vybrány během vývoje většiny lidských ciliopatií.
zde stručně zdůrazněné studie poskytují přesvědčivé důkazy o stále se rozšiřujících genetických a funkčních vazbách mezi dráhami DDR a ciliogeneze. Rozdíly mezi fenotypy syndromů predisponujících k rakovině spojených s DDR a ciliopatiemi (tabulky 1, 2) však neodpovídají našim současným omezeným znalostem o tom, jak by tyto dvě cesty mohly být spojeny. To může odrážet funkční dopad, který má každá cesta v rámci vyvíjející se i diferencované tkáně, a také to, jak normální nebo aberantní funkce dráhy může ovlivnit jak prekancerózní léze, tak transformované buňky.