nyligt arbejde fra flere grupper har styrket de stadigt voksende funktionelle forbindelser mellem DNA-skadesresponset (DDR) og ciliogenese. I betragtning af at både DDR og primær ciliogenese er stressresponsmekanismer, der er uløseligt forbundet med cellecyklussen (se nedenfor), er disse fund måske ikke for uventede i sammenhæng med deres biologiske funktion. Desuden danner centrioler, som kan hjælpe med at styre genomstabilitet i prolifererende celler gennem korrekt mikrotubuleorganisation og nøjagtig kromosomsegregering, også den basale krop af primær cilia inden for hvilende celler. Imidlertid er defekter i DDR / genomstabilitetsfaktorer traditionelt forbundet med arvelige kræftprædisponerende sygdomssyndromer, mens patienter med ciliopatier ikke har en øget risiko for kræftudvikling. Dette gør nylige fund om, at mutationer i nogle DDR-proteiner er årsagssammenhængende for en delmængde af humane ciliopatier, desto mere spændende. De følgende afsnit vil derfor give en kort oversigt over de nyligt opdagede genetiske og funktionelle forbindelser mellem DDR og ciliogenese. Vi fremhæver nøgleproteiner identificeret til dato, der har dobbeltroller i disse biologiske processer.
DNA-skadesresponsen og genomstabiliteten
DNA i celler beskadiges dagligt fra både eksogene kilder, f. eks. UV-stråling fra solen eller kræftfremkaldende stoffer i tobaksrøg, og fra endogene kilder f. eks. metaboliske biprodukter, fejl indført under DNA-replikation eller ved kromosomsegregationsdefekter under mitose . For at opretholde genomisk integritet og minimere akkumuleringen af potentielt Pro-mutagene læsioner i genomet har sofistikerede molekylære mekanismer udviklet sig til at løse de mange daglige læsioner, der kan forekomme i en celle, f .eks. DNA-brud (enkelt-og dobbeltstrenget), base-og sukkerskader på DNA-rygraden, DNA-og DNA-protein-tværbindinger, basispar-uoverensstemmelser inkorporeret under DNA-replikation og alkyleringslæsioner på forskellige steder i DNA ‘ et. Disse processer involverer højt specialiserede sæt proteiner og veje, der formidler påvisning og reparation af specifikke læsioner, men har ofte overlappende funktioner mellem de mange forskellige DNA-reparationsveje . Påvisning og efterfølgende reparation af DNA-skader koordineres med cellecyklussen gennem en række komplekse regulerings-og feedbackmekanismer kendt kollektivt som cellecykluskontrolpunkter . Sådanne kontrolpunkter kan aktiveres på forskellige stadier af cellecyklusprocessen for at give tid til DNA-læsioner, der skal løses, før de går videre til næste trin i cellecyklussen . Dette er afgørende for at opretholde genomets sekvensintegritet, da manglende udførelse af denne proces kan føre til, at potentielle Pro-mutagene læsioner ‘fastgøres’ under replikation og overføres til datterceller under mitotisk adskillelse af kromosomerne . Hvis skaden på genomet er uden for en celles evne til at reparere det tilstrækkeligt, udløses celledødsmekanismer, der fungerer som en endelig fejlsikker for at forhindre udbredelse og passage af potentielt Pro-mutagene læsioner til datterceller . Den kollektive betegnelse for påvisning og efterfølgende reparation af potentielt Pro-mutagene DNA-læsioner er “DNA-skadesrespons” (DDR), der sammen med pro-apoptotiske mekanismer fungerer som en kritisk barriere for udviklingen af kræft . Betydningen af en intakt DDR til bekæmpelse af tumorigenese demonstreres måske bedst af de mange humane kræftprædisponerende sygdomssyndromer, der er en konsekvens af underliggende mutationer i DDR-faktorer . Derudover er det veletableret, at der er en øget risiko for enten bryst-eller kolorektal cancer hos personer med mutationer i specifikke DDR-faktorer, f.eks. BRCA1/2 og MSH2, MSH6 osv. . Mutationer i gener, der koder for en overflod af DDR-faktorer, kan også føre til en række andre humane arvelige eller sporadiske lidelser med flere overlappende kliniske fænotyper . Det mest almindelige overlappende kliniske træk forbundet med mutationer i sådanne faktorer er medfødt mikrocefali, potentielt på grund af defekter i neurogenese under det udviklende embryo . Den hurtige celleudvidelse , der finder sted under denne proces, er modtagelig for DNA-skade og kræver også nøjagtig asymmetrisk celledeling. Som sådan har mutationer i proteiner, der har vigtige funktioner i DNA-replikation, DNA-reparation, centrosomvedligeholdelse, mikrotubuleregulering og mitose alle vist sig at være årsagssammenhængende for flere humane mikrocephaliske lidelser (Se tabel 1 for nogle eksempler).
DDR-faktorer og centrosomer
centrosomet fungerer som det vigtigste sted for mikrotubuli-nucleation og organisation i både interfasiske og mitotiske celler og danner grundlaget for basallegemet under ciliogenese (se nedenfor). Den består af to ortogonalt placerede, cylindrisk formede strukturer kendt som centrioler, som er omgivet af en elektrontæt matrice kaldet pericentriolært materiale (PCM) og fungerer som et organiseret stillads, der letter proteinrekruttering til centrosomet. Forbundet med PCM er adskillige partikler betegnet centriolære satellitter, som indeholder mange komponenter i PCM og andre centrosomale proteiner . Dannelsen, modningen og duplikeringen af centrosomer reguleres i harmoni med cellecyklussen . Som sådan er defekter i cellecyklusprogression, f. eks. efter induktion af DNA-skade kan det føre til ændringer i sammensætningen og arkitekturen af centriolære satellitter og give anledning til centrosom-duplikationsfejl . Da duplikering af centrosomer forekommer under G1/S-faser af cellecyklussen, kan celler, der oplever vedvarende DNA-skade og kontrolpunktsaktivering og / eller replikationsstress, som forlænger tiden brugt inden for S-fase, give anledning til unormal centrosomduplikation kaldet supernumerære centrosomer . Derudover blev det for nylig vist, at nogle centriolære satellitter danner et interaktom sammen med centrosomale proteiner for at fremme CDK2-aktivitet og effektiv centriolær duplikering .
i betragtning af centrosomets vigtige roller i cellen og funktionel overlapning med DDR (se ovenfor) er det måske ikke så overraskende, at defekter i centrosomassocierede faktorer, der fungerer i DDR-processer, giver anledning til en række humane arvelige lidelser, der inkluderer flere mikrocephaliske lidelser og ciliopatier (tabel 1). Dette inkluderer eksempler på klinikopatologisk overlapning mellem ciliopati og mikrocefalipatienter såvel som mutationer i det mikrotubuli-regulerende protein CENPF , der er forbundet med både ciliopati og mikrocefaliforstyrrelser . Derudover er der en langvarig forbindelse mellem supernumerære centrosomer, genom ustabilitet og kræftudvikling og/eller progression, da supernumerære centrosomer er et almindeligt kendetegn for kræftceller . En funktionel konsekvens af unormalt centrosomtal inden for kræftsammenhæng blev for nylig fremhævet af demonstrationen af, at centrosomforstærkning kan føre til celleadhæsionsændringer, der kan hjælpe med at drive de invasive fænotyper forbundet med metastatiske kræftceller . Det er imidlertid interessant at bemærke, at selv i betragtning af den dobbelte rolle af mange centrosomassocierede proteiner inden for ciliogenese (tabel 1), og at cilia-associerede signalveje ofte dysreguleres i kræftformer, er der ikke en åbenlys sammenhæng mellem ciliopati og kræftrisiko (diskuteret nedenfor).
funktionelle forbindelser mellem DDR og centrosomer er tidligere blevet udledt af centrosomal lokalisering af flere DDR-faktorer, herunder DNA-reparationsproteinerne BRCA1, BRCA2, PARP1 og NBS1; DDR-signalkinaserne ATM, CHK1 og CHK2; og cellecykluskontrolpunktet og transkriptionsregulatoren TP53 . Det skal dog bemærkes, at antistofkrydsreaktivitet i disse undersøgelser ikke kan udelukkes uden grundig reagensvalidering . Mere overbevisende mekanistisk indsigt i biologisk funktion kommer fra observationen af, at E3 allestedsnærværende ligase BRCA1 allestedsnærværende gamma-tubulin ved centrosomer, hvilket er vigtigt for at begrænse centrosome-overduplikation under S-og G2-faser i cellecyklussen, på tur, reguleres af NBS1 og den opstrøms DDR-associerede kinase ATR . DDR-effektorkinasen CHK1 blev oprindeligt rapporteret at også lokaliseres til centrosomet , men dette blev efterfølgende bestemt til at være gennem en ikke-specifik interaktion mellem CHK1-antistoffet krydsreagerende med det centrosomale protein CCDC151 . Det er derfor ikke i øjeblikket klart, hvordan CHK1 kan bidrage til mekanismen for centrosomforstærkning ved hjælp af nbs1-og BRCA1-funktioner, som begge er i stand til at aktivere CHK1 som reaktion på DNA-beskadigelse og/eller replikationsstress . Imidlertid, CHK1-funktion har siden vist sig at være vigtig for at regulere udvidelsen af PCM , en proces, der har vist sig at påvirke væksten af dattercentrioler . Derudover kan CHK1 sammen med det centrosomale protein MCPH1 (tabel 1) kontrollere mitotisk indtræden . Interessant nok har ændringer i MCPH1-ekspression været forbundet med både bryst-og ovariecancerkvalitet, hvilket kan være en konsekvens af øget celledeling i tumorer af højere kvalitet . Ændringer i enten centriolduplikation i S-fase på grund af PCM-ekspansion eller upassende cellecyklustiming kan derfor være mekanismer, hvormed ændringer i CHK1-funktion kan påvirke centrosomintegritet, skønt yderligere undersøgelser for at løse disse problemer klart er nødvendige.
interaktioner mellem centrosomassocierede og DDR-proteiner kan også forekomme som reaktion på eksogen stress. For eksempel fosforyleres det centrosomale og ciliogenesefremmende protein CEP164 (tabel 1) af de DDR-associerede kinaser ATM og ATR som reaktion på flere genotoksiske belastninger, hvor det hjælper med at etablere et G2/M-skadekontrolpunkt og regulere celledelingsprocesser . CEP164 har også vist sig at lokaliseres igen til steder med UV-induceret skade og er påkrævet for effektive cellulære reaktioner på UV-induceret DNA-skade . Det er imidlertid i øjeblikket ikke klart, om dette er et specifikt svar på UV eller et mere generelt svar på replikationsblokerende læsioner og/eller induktion af p38-medierede stresssignaleringsveje. Det er interessant at bemærke, at den centrale centriolære faktor centrin 2 har både centriolær lokalisering og en større nuklear komponent. Sidstnævnte reagerer funktionelt på UV-induceret DNA-skade og interagerer fysisk med HPC for at fremme effektiv reparation af UV-inducerede DNA-læsioner . Nylige undersøgelser antyder , at ATM Også kan fungere som en alsidig proteinkinase under cytoplasmatiske signalprocesser, og ATM kan derfor have en “ikke-kanonisk DDR” ciliær rolle, der opretholder genomstabilitet og formidler cellulære reaktioner på forskellige andre cellulære belastninger. Der er faktisk et antal centrosomassocierede proteiner, der er kendte eller forudsagde in vivo-substrater af de DDR-associerede kinaser ATM, ATR og DNA-PKC ‘ er, som inkluderer centrosomale og ciliære proteiner såsom ninein, PCM1 og INPP5E . Et andet eksempel på et centrosomprotein, der er et direkte substrat af DDR-kinaser , er CEP63 (tabel 1), som phosphoryleres af ATM og ATR for at fremme mitotisk spindelsamling og har vist sig at regulere centriolduplikation, potentielt gennem centrosomal CDK-aktivitet . I modsætning til CEP164 er en direkte rolle for CEP63 i cellulær respons på DNA-skade endnu ikke belyst. Derudover, selvom det ikke er en direkte tilknyttet DDR-kinase, kinase Aurora a regulerer mitotisk ind-og udgang samt cilium-demontering . Et af Aurora A ‘ S substrater er mitotisk kinase PLK1 som også kan fremme cilia demontering og har vist sig at fungere i cellecyklus checkpoint opsving efter DNA-skade . I overensstemmelse med disse fund er arbejde fra flere grupper, der forbinder APC, som koordinerer mitotisk progression som reaktion på DNA-skade og replikationsstress, til ciliogenese . Endelig har vi for nylig demonstreret, at nogle centriolære satellitproteiner har to roller i at fremme ciliogenese og forhindre akkumulering af DNA-skade i cellen .
eksemplerne fremhævet her (Se tabel 1 For yderligere eksempler) demonstrerer både fysiske og funktionelle interaktioner mellem DDR centrosomale proteiner, hvoraf mange styrer ciliogenese. Størstedelen af samspillet mellem DDR-og centrosomproteinerne involverer enten regulering af centrosomduplikation gennem cellecyklussen eller regulering af nøjagtig timing af mitotisk indtræden gennem spindelpol-kroppen. Sådan krydstale mellem disse processer kan derfor være vigtig for at drive trofast celledeling under tidlig udvikling, som vist ved eksemplet med mikrocephaliske lidelser, og kan også være forbundet med ukontrolleret celledeling under tumorprogression og/eller udvikling. Yderligere belysning af den funktionelle forbindelse mellem disse cellulære processer bør give ny indsigt i en række humane arvelige og sporadiske lidelser (tabel 1).
den cellulære rolle af pattedyrs cilia
primære cilia er mikrotubuli-baserede organeller, der fornemmer og transducerer ekstracellulære signaler på mange celletyper under G1/G0-fasen i cellecyklussen . Cilia har en kompleks ultrastruktur med opdeling af molekylære komponenter, der kombineres i funktionelle moduler. Tab eller mutation af disse komponenter kan forstyrre ciliære funktioner såsom kontrol af proteinindgang og udgang fra cilium, regulering af signaleringskaskader og kontrol af cellecyklussen. Især er det ciliære overgangsområde blevet foreslået som et knudepunkt, der medierer og integrerer parakrin signalering under embryonal udvikling og vævsmorfogenese, herunder SHH, vnt og Notch signalveje . En fælles mekanisme til regulering af disse veje synes at være den diskrete opdeling af signalkomponenter til cilium. Som et paradigme for andre veje translokeres Smo, co-receptoren og transduceren for SHH til og aktiverer derefter GLI-transkriptionsfaktorer inden for cilium . Kanonisk signalering er også begrænset af inddeling af SIGNALKOMPONENTEN Jouberin, hvilket sikrer translokationen af LARP-catenin væk fra kernen og ind i cilium . Til gengæld foreslås Haksignalering at være en modulator for ciliær SHH-signalering ved at regulere ciliærtranslokationen af Smo . For nylig har mTOR -, flodhest -, TGF-og Pdgf-signalveje alle vist sig at være reguleret gennem ciliærafhængige mekanismer med forskellige konsekvenser for celleproliferation og størrelse, differentiering, autofagi, apoptose og tumorigenese. Det er i øjeblikket uklart, i hvilket omfang nogen af de ciliærrelaterede signalveje modulerer DDR , skønt en nylig undersøgelse har antydet, at Notch1-receptoren binder til og negativt regulerer aktiviteten af DDR-associeret kinase ATM, og kan være en del af et interactome med andre DDR-associerede faktorer . Det vil derfor være interessant at bestemme, hvilken effekt yderligere forbindelser mellem Notch1-receptoren og ATM har på ciliogenese. Fra disse undersøgelser forbinder de rapporterede forbindelser mellem centrosomale og ciliære proteiner med DDR processerne for ciliumbiogenese og demontering med de mitotiske og S-fase kontrolpunktveje, der overvåger fejl i DNA-replikation og kromosomtransmission. Forstyrrelsen af disse ciliære processer kan derfor tillade dysreguleret celleproliferation, et kendetegn for alle kræftformer. Omvendt har det seneste arbejde ført til den voksende erkendelse af, at ændringer i replikationstiming og progression, der fører til replikationsstress og aktivering af DDR, er træk ved nogle renale ciliopatier .
Systembiologiske tilgange har afsløret en udbredt rolle for spliceosomproteiner og andre mRNA-behandlingsfaktorer til forebyggelse af DNA–skader, som i nogle tilfælde var forårsaget af afvigende RNA-DNA-strukturer . Mange af de samme spliceosome-og mRNA-behandlingskomponenter, inklusive dem, der er muteret i arvelige former for retinal degenerationstilstand retinitis pigmentosa, blev også identificeret i en nylig omvendt genetisk skærm for gener og veje, der regulerer ciliogenese . Tab af primær cilia er også blevet observeret i tumorer i mange kræftformer, herunder brystkræft og nyrecellekarcinomer , hvilket giver forslag om, at cilium kan være en “tumorundertrykkende organel”. For eksempel kan familiær adenomatøs polypose (FAP eller Gardner syndrom), en arvelig vnt-afhængig kræft, medieres af en ciliærafhængig mekanisme . Imidlertid forbliver de mekanistiske detaljer til at forklare disse observationer ukendte, så det er uklart, om cilia-tab bidrager til eller kun er en konsekvens af de nukleare begivenheder med replikationsstress og aktiveret DDR.
det er også vigtigt at forstå, at signalveje har flere roller i at opretholde normal voksenvævshomeostase, der adskiller sig fra udviklingssignalering under embryogenese. Den primære cilias rolle i udviklingsmæssig shh-signalering er veletableret, men denne vej regulerer også overlevelse og spredning af vævsfacader og stamcellepopulationer . Disse mitogene Roller kan forklare, hvorfor unormal aktivering af den kanoniske SHH-signalvej, enten gennem aktivering af mutationer i vejkomponenter eller ved ligandproduktion i en autokrin mekanisme, disponerer for kræft i mange forskellige væv, herunder medulloblastom, glioblastom og basalcellekarcinom . Hvorvidt primær cilia er afgørende for SHH ‘ s mitogene roller er i øjeblikket uklart. For eksempel reduceres tumorigenese forårsaget af aktiverende mutationer i SHH-Co-receptoren Smo, hvis cilia ableres, hvorimod cilia-tab øgede tumorigenese forårsaget af aktiveret GLI2, en transkriptionseffektor af SHH-signalering . Imidlertid giver de komplekse mitogene roller af SHH en forklaring på, hvorfor der ikke er nogen tilsyneladende stigning i kræftincidensen hos ciliopatipatienter.
nye genetiske og funktionelle forbindelser mellem DDR og primær cilia
det er for nylig blevet vist, at flere centriolære satellitproteiner i prolifererende celler omstruktureres efter eksogene spændinger, såsom UV, der igen undertrykker hæmmende signaler og letter ciliogenese . Tilsvarende kan stressinduceret autofagi påvirke sammensætningen af centriolære satellitter for at fremme ciliogenese . Omvendt hjælper stresssignalering gennem det primære cilium med at regulere autofagi ved at fremme dannelsen af autofagosomet . Vi har også demonstreret , at nogle centriolære satellitproteiner virker for at fremme ciliogenese såvel som genomstabilitet, hvilket til dels kan være gennem regulering af sammensætningen af centrosomet og centriolduplikationen gennem CDK2-aktivitet . Stresssignaler, der stammer fra DNA – skade, kan enten være intra–eller intercellulære gennem en række mekanismer, der involverer celle-cellekontakter og/eller ekstracellulær signalering kollektivt kendt som ’tilskuereffekter’ . Samspillet mellem DDR og primær cilia kan derfor involvere både interne funktionelle interaktioner mellem DDR og centriolære/basale kropsproteiner såvel som eksterne signaler fra naboceller. De sidste par år har der været nye funktionelle forbindelser mellem autofagi og DDR, hvor autofagi Letter celleskæbnen efter DNA-skade og også hjælper med at forhindre genomstabilitet til bekæmpelse af tumorigenese . Interessant nok kan autofagiprocesser også være lydhøre over for DNA-skadeinducerede tilskuereffekter, hvilket letter både intra – og intercellulær stresssignalering. Dette komplekse samspil mellem disse cellulære stressresponsive mekanismer har potentielle konsekvenser for ciliopatier og mikrocephaliske lidelser såvel som for kræft .
ud over eksemplerne ovenfor, der viser fysiske og funktionelle forbindelser mellem DDR og centrosomale proteiner, har arbejde fra flere grupper afsløret direkte genetiske og funktionelle forbindelser mellem DDR og ciliogenese (tabel 1, 2). Som nævnt ovenfor reguleres Pro-ciliogenesis centrosomal protein CEP164 af DDR-kinaser og fremmer cellulære reaktioner på UV-induceret DNA-skade . For nylig, homosygøse recessive mutationer i CEP164 viste sig at være årsagssammenhæng for en delmængde af nefronophthisis-relaterede ciliopatier, med mutante sebrafisk modeller udviser både ciliopati fænotyper og ineffektive reaktioner på DNA-skader . Desuden viste denne undersøgelse også, at NPHP10 (også kendt som SDCCAG8), som normalt ligger ved centrosomer , re-lokaliseret til nukleare foci som reaktion på DNA-skade, og en efterfølgende undersøgelse har antydet, at mangel i NPHP10 (enten i cellemodeller eller i celler afledt af knock-out mus) fører til forhøjede niveauer af DNA-skade og cellecyklus checkpoint aktivering . I overensstemmelse med en etableret funktionel rolle for nogle af nek kinase-familiemedlemmerne i både DDR og ciliogenese blev det for nylig rapporteret , at den ciliopati-associerede kinase NEK8 (tabel 1) er vigtig til styring af cellulære reaktioner på replikationsstress gennem DDR-kinase ATR og begrænsning af CDK-aktivitet for at undertrykke dannelse af DNA-brud . Hvad der er mere overraskende i betragtning af de ikke-overlappende kliniske fænotyper af NEK8-associerede ciliopatier og ATR-associerede Seckel-syndromspatienter er, at celler, der udtrykker en ciliopati-associeret kinasemutant NEK8, havde en stigning i DNA-skade og cellecyklusdefekter, og at nyrerne af nek8-mutante mus akkumulerede DNA-skade . Desuden er det centrosomale protein CEP290, muteret i en række ciliopatier inklusive Joubert syndrom, er også blevet impliceret i reguleringen af DNA-replikationsstress og DDR (tabel 1), hvilket antyder, at kronisk replikationsstress kan være en vigtig drivkraft i udviklingen af nogle ciliopatier . I lighed med NEK8-undersøgelsen havde celler, der udtrykte mutant CEP290, også upassende CDK-aktivitet. Vævsspecifik replikationsstress i visse genetiske baggrunde kan derfor være en fælles mekanisme, der driver udviklingen af en delmængde af ciliopatier og antyder, at CDK kan være et potentielt terapeutisk mål for sådanne sygdomme .
det er spændende, at den samme undersøgelse, der identificerede cep164-mutationer som årsag til en delmængde af nefronophthisis-relaterede ciliopatier, også identificerede årsagsmutationer i MRE11 (tabel 2). MRE11 interagerer støkiometrisk med RAD50 og NBS1 (danner det såkaldte MRN-kompleks) for at lette nøglefunktioner i DNA-reparationsprocesser . Specifikt giver kimlinjemutationer i enten NBS1 eller MRE11 anledning til de kræftprædisponerende arvelige lidelser Nijmegen brudsyndrom og ataksi-telangiectasia-lignende lidelse (ALTD), henholdsvis . Desuden har MRE11 vist sig at fungere som en barriere for tumorigenese , og arvelige heterosygøse mutationer i MRE11, NBS1 eller RAD50 er forbundet med en lav mellemliggende penetransrisiko for brystkræft . Det er i øjeblikket uklart, hvordan eller hvorfor specifikke mutationer i MRE11 især kan give anledning til ciliopatier. Dette rejser interessante spørgsmål om, hvorvidt mutationer i andre medlemmer af det centrale DDR-associerede MRN-kompleks (MRE11-RAD50-NBS1), mutationer, der forårsager arvelige kræftsyndromer, kan også være årsag til andre nyre-retinale ciliopatier. Måske endnu mere overraskende var den nylige opdagelse, at mutationer i Fanconi anæmi og kræftassocieret nuklease FAN1 (tabel 2; ) kunne være årsag til en delmængde af karyomegalisk interstitiel nefritis-type ciliopatier . Da dette er involveret i reparation af DNA-læsioner, der blokerer for DNA-replikation, foreslog undersøgelsen, at defekt nuklease-aktivitet inden for visse organer kunne drive cellulær aldring efter øget eksponering for genotoksiner (måske som følge af en øget aktiv metabolisme). Dette kan være et lignende scenario som den foreslåede øgede replikationsstress observeret i nyrerne hos både cep290 og nek8-mangelfulde mus (se ovenfor). Selvom dette kan være en mekanisme, hvormed FAN1-mutationer kan give anledning til ciliopatier, kan den underliggende biologi være mere kompliceret, især i betragtning af at fænotyper forbundet med karyomegalisk interstitiel nefritis-type ciliopatier ikke er tydelige hos patienter med Fanconi anæmi (FA). En sådan fænotypisk uoverensstemmelse kan også delvis skyldes redundansen inden for de veje, der fungerer til at løse DNA-replikation-hæmmende læsioner .
ud over disse genetiske undersøgelser har flere grupper også afdækket funktionelle forbindelser til ciliogenese for proteiner, der traditionelt er forbundet med DDR. Et eksempel på dette er den nylige konstatering af, at ATR lokaliserer til basallegemet i musefotoreceptorceller (tabel 2) og er vigtig for ciliogenese under det udviklende øje . ATR er også påkrævet til ciliærrelateret Sonic hedgehog signalering in vitro og in vivo, men ser ud til at være stort set dispensabel for ciliogenese i en rolle, der adskiller sig fra dens funktion i DDR og replikation . Et andet fund er, at mutationer i DNA–replikationslicensfaktorer såsom ORC1 (tabel 2) var årsag til den mikrocephaliske lidelse Meier-Gorlin syndrom (MGS) og blev også vist at påvirke ciliogenese gennem nedsat SHH-signalering . AAA-ATPase-proteinet VCP/p97, som regulerer lokaliseringen af flere DDR-faktorer på DNA-skadesteder , har vist sig at være nødvendigt for ciliogenese (tabel 2), når det kan udføre lignende funktioner til regulering af E3 ligase-medieret allestedsnærværende allestedsnærværende proteiner i basallegemet . Endelig har proteinet ATMIN, en bindingspartner af nøglen DDR kinase ATM og også vigtig for cellulære reaktioner på replikationsstress , også vist sig at være vigtig for ciliogenese under morfogenese af både lunger og nyrer i udvikling af mus gennem dets evne som en transkriptionsfaktor til at regulere vnt-signalering . Samlet viser disse undersøgelser både genetiske og funktionelle forbindelser mellem DDR og ciliogenese (tabel 2).
den humane primære cilium og kræft
i modsætning til disse nylige opdagelser, der involverer DDR-associerede faktorer i humane ciliopatier, er den generelle observation, at en øget risiko eller forekomst af kræft generelt ikke er forbundet med humane ciliopatier. Undtagelser inkluderer Birt–Hogg–Dubrius syndrom og Von Hippel-Lindau syndrom, der begge er arvelige nyrekræft lidelser med nogle kliniske træk ved ciliopatier . Selv om patienter med polycystisk nyresygdom har godartede nyrecyster som følge af en celleovervækstfænotype, har de ikke en øget risiko for at udvikle kræft og kan faktisk have en samlet reduceret kræftrisiko sammenlignet med ikke-berørte personer . Det er ikke klart, hvorfor dette kan være tilfældet, men det er blevet foreslået, at en sammenfaldende øget frekvens af celledød gennem enten apoptotiske og/eller autofagiske mekanismer kan hjælpe med at reducere kræftrisikoen hos berørte personer. Et lignende fænomen er rapporteret for genetisk reduktion af ATR-aktivitet , der begrænser tumorvæksten af p53-mangelfulde tumorer hos mus, skønt der er rapporteret om en øget risiko for kræft hos nogle Seckel-syndromspatienter, hvor mindst en af disse har en årsagsmæssig genetisk defekt i ATR-genet . Interessant nok er det for nylig blevet foreslået, at øget replikationsstress, svarende til det, der ofte ses i kræft på grund af onkogenaktivering, er en fænotype forbundet med en delmængde af ciliopatier, såsom CEP290-associeret Joubert syndrom . Det kan således være, at der er behov for en vis grad af tolerance over for øget replikationsstress for at drive flere tumorigen fænotyper forbundet med DDR-relaterede sygdomme, som ikke vælges under udviklingen af størstedelen af humane ciliopatier.
de undersøgelser, der kort fremhæves her, giver overbevisende bevis for stadigt voksende genetiske og funktionelle forbindelser mellem DDR og ciliogeneseveje. Imidlertid passer uoverensstemmelserne mellem fænotyperne af DDR-associerede kræftprædisponerende syndromer og ciliopatier (tabel 1, 2) ikke med vores nuværende begrænsede viden om, hvordan disse to veje kunne forbindes. Dette kan afspejle den funktionelle påvirkning, som hver vej har inden for både udvikling og differentieret væv, samt hvordan normal eller afvigende vejfunktion kan påvirke både præ-kræftlæsioner og transformerede celler.