det senaste arbetet från flera grupper har stärkt de ständigt växande funktionella kopplingarna mellan DNA-skadans svar (DDR) och ciliogenes. Med tanke på att både DDR och primär ciliogenes är stressresponsmekanismer som är oupplösligt kopplade till cellcykeln (se nedan), är dessa fynd kanske inte alltför oväntade i samband med deras biologiska funktion. Dessutom kan centrioler, som kan hjälpa till att styra genomstabilitet i prolifererande celler genom korrekt mikrotubuli-organisation och exakt kromosomsegregering, också bilda den basala kroppen av primära cilia i vilande celler. Emellertid är defekter i DDR / genomstabilitetsfaktorer traditionellt associerade med ärftliga cancer-predisponerande sjukdomssyndrom, medan patienter med ciliopatier inte har en ökad risk för cancerutveckling. Detta gör de senaste resultaten att mutationer i vissa DDR-proteiner är orsakssamband för en delmängd av humana ciliopatier desto mer spännande. Följande avsnitt kommer därför att ge en kort översikt över de nyligen upptäckta genetiska och funktionella kopplingarna mellan DDR och ciliogenes. Vi lyfter fram viktiga proteiner som hittills identifierats som har dubbla roller i dessa biologiska processer.
DNA-skadans svar och genomstabilitet
DNA i celler skadas dagligen från både exogena källor, t. ex. UV-strålning från solen eller cancerframkallande ämnen i tobaksrök, och från endogena källor, t. ex. metaboliska biprodukter, fel som införs under DNA-replikation eller genom kromosomsegregeringsdefekter under mitos . För att upprätthålla genomisk integritet och för att minimera ackumuleringen av potentiellt promutagena lesioner i genomet har sofistikerade molekylära mekanismer utvecklats för att lösa de många dagliga lesioner som kan uppstå i en cell, t .ex. DNA-raster (enkel-och dubbelsträngad), bas-och sockerskador på DNA-ryggraden, DNA-och DNA-proteinkorslänkar, missmatchningar av baspar som införlivas under DNA-replikation och alkyleringsskador på olika ställen i DNA. Dessa bearbetar gäller högt specialiserade uppsättningar av proteiner och banor som medlar upptäckten och reparerar av specifika organskador, men äger ofta överlappande fungerar mellan de många olika DNA-reparationsvägarna . Detektion och efterföljande reparation av DNA-skador samordnas med cellcykeln genom en serie komplexa reglerings-och återkopplingsmekanismer kända kollektivt som cellcykelkontrollpunkter . Sådana kontrollpunkter kan aktiveras vid olika stadier av cellcykelprocessen för att tillåta tid för DNA-lesioner att lösas innan de går vidare till nästa steg i cellcykeln . Detta är avgörande för att upprätthålla sekvensintegriteten hos genomet, eftersom misslyckande med att utföra dessa processer kan leda till att potentiella pro-Mutagena lesioner fixeras under replikering och överförs till dotterceller under mitotisk segregering av kromosomerna . Om skadan på genomet är bortom en cells förmåga att på ett adekvat sätt reparera det, utlöses celldödsmekanismer som fungerar som ett slutligt felsäkert för att förhindra förökning och passage av potentiellt pro-Mutagena lesioner till dotterceller . Den kollektiva termen för detektering och efterföljande reparation av potentiellt pro-Mutagena DNA-lesioner är ”DNA-skadans svar” (DDR), som tillsammans med pro-apoptotiska mekanismer fungerar som ett kritiskt hinder för utvecklingen av cancer . Betydelsen av en intakt DDR vid bekämpning av tumörgenes demonstreras kanske bäst av de många humana cancer-predisponerande sjukdomssyndrom som är en följd av underliggande mutationer i DDR-faktorer . Dessutom är det väl etablerat att det finns en ökad risk för antingen bröst-eller kolorektal cancer hos individer med mutationer i specifika DDR-faktorer, t.ex. BRCA1/2 och MSH2, MSH6 etc. . Mutationer i gener som kodar för en uppsjö av DDR-faktorer kan också leda till en rad andra humana ärftliga eller sporadiska störningar med flera överlappande kliniska fenotyper . Den vanligaste överlappande kliniska egenskapen associerad med mutationer i sådana faktorer är medfödd mikrocefali, potentiellt på grund av defekter i neurogenes under det utvecklande embryot . Den snabba cellutvidgningen som sker under denna process är mottaglig för DNA-skador och kräver också noggrann asymmetrisk celldelning. Som sådan har mutationer i proteiner som har viktiga funktioner i DNA-replikation, DNA-reparation, centrosomunderhåll, mikrotubulreglering och mitos alla visat sig vara orsakssamband för flera humana mikrocefaliska störningar (se Tabell 1 för några exempel).
DDR-faktorer och centrosomer
centrosomen fungerar som den huvudsakliga platsen för mikrotubulkärnbildning och organisation i både interfasiska och mitotiska celler och utgör grunden för baskroppen under ciliogenes (se nedan). Den består av två ortogonalt placerade, cylindriskt formade strukturer som kallas centrioler, som omges av en elektrontät matris benämnd pericentriolärt material (PCM) och fungerar som en organiserad byggnadsställning som underlättar proteinrekrytering till centrosomen. Associerad med PCM är många partiklar benämnda centriolära satelliter, som innehåller många komponenter i PCM och andra centrosomala proteiner . Bildandet, mognaden och dupliceringen av centrosomer regleras i samklang med cellcykeln . Som sådan defekter i cellcykelprogression, t. ex. efter induktion av DNA-skada, kan leda till förändringar i sammansättningen och arkitekturen av centriolära satelliter och ge upphov till centrosom dubbelarbete fel . Eftersom duplicering av centrosomer inträffar under G1 / S-faserna i cellcykeln, kan celler som upplever ihållande DNA-skada och kontrollpunktsaktivering och/eller replikationsspänning som förlänger tiden som spenderas inom S-fas, ge upphov till onormal centrosomduplicering som kallas supernumerära centrosomer . Dessutom visades det nyligen att vissa centriolära satelliter bildar en interaktom tillsammans med centrosomala proteiner för att främja CDK2-aktivitet och effektiv centriolär duplicering .
med tanke på centrosomens viktiga roller i cellen och funktionell överlappning med DDR (se ovan) är det kanske inte så förvånande att defekter i centrosomassocierade faktorer som fungerar i DDR-processer ger upphov till en rad mänskliga ärftliga störningar som inkluderar flera mikrocefaliska störningar och ciliopatier (Tabell 1). Detta inkluderar exempel på klinisk patologisk överlappning mellan ciliopati och mikrocefali patienter , liksom mutationer i det mikrotubuli-reglerande proteinet CENPF som är associerade med både ciliopati och mikrocefali störningar . Dessutom finns det en långvarig koppling mellan supernumerära centrosomer, genominstabilitet och cancerutveckling och/eller progression, eftersom supernumerära centrosomer är ett vanligt kännetecken för cancerceller . En funktionell konsekvens av onormalt centrosomtal inom ramen för cancer lyfts nyligen fram av demonstrationen att centrosomförstärkning kan leda till celladhesionsförändringar som kan hjälpa till att driva de invasiva fenotyperna associerade med metastatiska cancerceller . Det är emellertid intressant att notera att även med tanke på den dubbla rollen hos många centrosomassocierade proteiner inom ciliogenes (Tabell 1), och att cilia-associerade signalvägar ofta dysreguleras i cancer, finns det inte en öppen koppling mellan ciliopati och cancerrisk (diskuteras nedan).
funktionella länkar mellan DDR och centrosomer har tidigare härletts av centrosomal lokalisering av flera DDR-faktorer inklusive DNA-reparationsproteinerna BRCA1, BRCA2, PARP1 och NBS1; DDR-signalkinaserna ATM, CHK1 och CHK2; och cellcykelkontrollpunkten och transkriptionsregulatorn TP53 . Det måste dock noteras att antikroppskorsreaktivitet i dessa studier inte kan uteslutas utan noggrann validering av reagens . Mer övertygande mekanistiska insikter i biologisk funktion kommer från observationen att E3 ubiquitinligas BRCA1 ubiquitylates gamma-tubulin vid centrosomer, vilket är viktigt för att begränsa centrosomöverduplicering under S-och G2-faser av cellcykeln som i sin tur regleras av NBS1 och uppströms DDR-associerad Kinas ATR . DDR-effektorkinaset CHK1 rapporterades initialt också lokaliseras till centrosomen, men detta bestämdes därefter genom en icke-specifik interaktion mellan chk1-antikroppen som korsreagerar med det centrosomala proteinet CCDC151 . Det är därför för närvarande inte klart hur CHK1 kan bidra till mekanismen för centrosomförstärkning av nbs1-och BRCA1-funktioner som båda kan aktivera CHK1 som svar på DNA-skada och/eller replikationsspänning . CHK1-funktionen har dock sedan dess visat sig vara viktig för att reglera expansionen av PCM , en process som har visat sig påverka tillväxten av dottercentrioler . Dessutom kan CHK1 tillsammans med det centrosomala proteinet MCPH1 (Tabell 1) Kontrollera mitotisk inträde . Intressant nog har förändringar i MCPH1-uttryck associerats med både bröst-och äggstockscancer, vilket kan vara en följd av ökad celldelning i tumörer av högre kvalitet . Förändringar i antingen centriolduplikation i S-fas på grund av PCM-expansion eller olämplig cellcykeltid kan därför vara mekanismer genom vilka förändringar i CHK1-funktionen kan påverka centrosomintegriteten, även om ytterligare studier för att ta itu med dessa problem är tydligt nödvändiga.
interaktioner mellan centrosomassocierade och DDR-proteiner kan också uppstå som svar på exogen stress. Till exempel fosforyleras det centrosomala och ciliogenesfrämjande proteinet CEP164 (Tabell 1) av de DDR-associerade kinaserna ATM och ATR som svar på flera genotoxiska spänningar där det hjälper till att upprätta en G2/M-skadekontrollpunkt och reglera celldelningsprocesser . CEP164 har också visats återlokalisera till platser med UV-inducerad skada och krävs för effektiva cellulära svar på UV-inducerad DNA-skada . Det är emellertid för närvarande inte klart om detta är ett specifikt svar på UV eller ett mer allmänt svar på replikationsblockerande lesioner och/eller induktion av p38-medierade spänningssignalvägar. Det är intressant att notera att den centrala centriolära faktorn centrin 2 har både centriolär lokalisering och en viktig kärnkomponent. Den senare svarar funktionellt på UV-inducerad DNA-skada och interagerar fysiskt med XPC för att främja effektiv reparation av UV-inducerade DNA-lesioner . Nya studier tyder på att ATM också kan fungera som ett mångsidigt proteinkinas under cytoplasmatiska signalprocesser , och ATM kan därför ha en ”icke-kanonisk DDR” ciliär roll som upprätthåller genomstabilitet och förmedlar cellulära svar på olika andra cellulära spänningar. Det finns faktiskt ett antal centrosomassocierade proteiner som är kända eller förutsagda in vivo-substrat av de DDR-associerade kinaserna ATM, ATR och DNA-PKcs, som inkluderar centrosomala och ciliära proteiner såsom ninein, PCM1 och INPP5E . Ett annat exempel på ett centrosomprotein som är ett direkt substrat av DDR-kinaser är CEP63 (Tabell 1), som fosforyleras av ATM och ATR för att främja mitotisk spindelmontering och har visat sig reglera centriolduplicering , potentiellt genom centrosomal CDK-aktivitet . Till skillnad från CEP164 är emellertid en direkt roll för CEP63 i cellulärt svar på DNA-skador ännu inte klarlagt. Dessutom, även om det inte är ett direkt associerat DDR-Kinas, reglerar Kinas Aurora a mitotisk inträde och utgång samt cilium demontering . Ett av Aurora A: S substrat är det mitotiska kinaset PLK1 som också kan främja cilia demontering och har visat sig fungera i cellcykelkontrollpunktåtervinning efter DNA-skada . I överensstämmelse med dessa fynd är arbete från flera grupper som kopplar APC, som samordnar mitotisk progression som svar på DNA-skada och replikationsspänning, till ciliogenes . Slutligen har vi nyligen visat att vissa centriolära satellitproteiner har dubbla roller för att främja ciliogenes och förhindra ackumulering av DNA-skador i cellen .
exemplen som lyfts fram här (Se tabell 1 för ytterligare exempel) visar både fysiska och funktionella interaktioner mellan DDR-centrosomala proteiner, varav många kontrollerar ciliogenes. Majoriteten av samspelet mellan DDR-och centrosomproteinerna innefattar antingen reglering av centrosomduplicering genom cellcykeln eller reglering av exakt tidpunkt för mitotisk inträde genom spindelpolkroppen. Sådan överhörning mellan dessa processer kan därför vara viktig för att driva trogen celldelning under tidig utveckling, vilket framgår av exemplet med mikrocefaliska störningar, och kan också kopplas till okontrollerad celldelning under tumörprogression och/eller utveckling. Ytterligare belysning av den funktionella anslutningen mellan dessa cellulära processer bör ge nya insikter i ett antal mänskliga ärftliga och sporadiska störningar (Tabell 1).
den cellulära rollen hos däggdjurscilia
primära cilia är mikrotubuli-baserade organeller som känner av och omvandlar extracellulära signaler på många celltyper under G1/G0-fasen av cellcykeln . Cilia har en komplex ultrastruktur med uppdelning av molekylära komponenter som kombineras i funktionella moduler. Förlusten eller mutationen av dessa komponenter kan störa ciliära funktioner såsom kontroll av proteininträde och utträde från cilium, reglering av signalkaskader och kontroll av cellcykeln. I synnerhet har den ciliära övergångszonen föreslagits som ett nav som förmedlar och integrerar parakrinsignalering under embryonal utveckling och vävnadsmorfogenes, inklusive SHH, WNT och Notch signalvägar . En gemensam mekanism för att reglera dessa vägar verkar vara den diskreta uppdelningen av signalkomponenter till cilium. Som ett paradigm för andra vägar translokerar Smo, samreceptorn och omvandlaren för SHH, till och aktiverar sedan GLI-transkriptionsfaktorer inom cilium . Kanonisk signalering av Wnt / Macau-catenin begränsas också av indelning av WNT-signalkomponenten Jouberin, vilket säkerställer translokation av Macau-catenin bort från kärnan och in i cilium . I tur och ordning, Notch signalering föreslås vara en modulator för ciliär SHH signalering genom att reglera ciliär translokation av Smo . På senare tid har signalvägarna mTOR, flodhäst, TGF och PDGF alla visat sig regleras genom ciliärberoende mekanismer, med olika konsekvenser för cellproliferation och storlek, differentiering, autofagi, apoptos och tumörgenes. Det är för närvarande oklart i vilken utsträckning någon av de ciliära relaterade signalvägarna modulerar DDR, även om en ny studie har föreslagit att Notch1-receptorn binder till och negativt reglerar aktiviteten hos DDR-associerat Kinas ATM och kan vara en del av ett interaktom med andra DDR-associerade faktorer . Det kommer därför att vara intressant att bestämma vilken effekt ytterligare kopplingar mellan Notch1-receptorn och ATM har på ciliogenes. Från dessa studier kopplar de rapporterade kopplingarna mellan centrosomala och ciliära proteiner med DDR processerna för ciliumbiogenes och demontering med mitotiska och S-fas checkpoint-vägar som övervakar fel i DNA-replikation och kromosomöverföring. Störningen av dessa ciliära processer kan därför tillåta dysregulerad cellproliferation, ett kännetecken för alla cancerformer. Omvänt har det senaste arbetet lett till det växande erkännandet att förändringar av replikeringstid och progression, vilket leder till replikeringsstress och aktivering av DDR, är egenskaper hos vissa renala ciliopatier .
Systembiologiska tillvägagångssätt har avslöjat en utbredd roll för spliceosomproteiner och andra mRNA-bearbetningsfaktorer för att förebygga DNA–skador, vilket i vissa fall orsakades av avvikande RNA-DNA-strukturer . Många av samma spliceosom-och mRNA-bearbetningskomponenter, inklusive de muterade i ärftliga former av retinal degenerationstillstånd retinitis pigmentosa, identifierades också i en nyligen omvänd genetikskärm för gener och vägar som reglerar ciliogenes . Förlust av primär cilia har också observerats i tumörer av många cancerformer, inklusive bröstcancer och njurcellskarcinom , vilket ger upphov till förslag på att cilium kan vara en ”tumörsuppressororganell”. Till exempel kan familjär adenomatös polypos (FAP eller Gardner syndrom), en ärftlig Wnt-beroende cancer, förmedlas av en ciliärberoende mekanism . Men de mekanistiska detaljerna för att förklara dessa observationer förblir okända, så det är oklart om cilia förlust bidrar till eller bara är en följd av kärnkraftshändelserna av replikationsspänning och aktiverad DDR.
det är också viktigt att uppskatta att signalvägar har flera roller för att upprätthålla normal vuxenvävnadshomeostas som skiljer sig från utvecklingssignalering under embryogenes. Rollen av primära cilia i utvecklings – SHH-signalering är väl etablerad, men denna väg reglerar också överlevnad och proliferation av vävnadsfödare och stamcellspopulationer . Dessa mitogena roller kan förklara varför onormal aktivering av den kanoniska SHH-signalvägen, antingen genom aktivering av mutationer i vägkomponenter eller genom ligandproduktion i en autokrin mekanism, predisponerar för cancer i många olika vävnader, inklusive medulloblastom, glioblastom och basalcellkarcinom . Huruvida primära cilia är väsentliga för shhs mitogena roller är för närvarande oklart. Till exempel, tumourigenes orsakad av aktiverande mutationer i SHH-samreceptorn Smo minskas om cilia ablateras, medan cilia förlust ökad tumourigenes orsakad av aktiverad GLI2, en transkriptionseffektor av SHH-signalering . De komplexa mitogena rollerna hos SHH ger emellertid en förklaring till varför det inte finns någon uppenbar ökning av cancerincidensen hos patienter med ciliopati.
nya genetiska och funktionella länkar mellan DDR och primär cilia
det har nyligen visats att i prolifererande celler struktureras flera centriolära satellitproteiner efter exogena spänningar såsom UV som i sin tur undertrycker hämmande signaler och underlättar ciliogenes . På liknande sätt kan stressinducerad autofagi påverka sammansättningen av centriolära satelliter för att främja ciliogenes . Omvänt hjälper stresssignalering genom primär cilium att reglera autofagi genom att främja bildandet av autofagosomen . Vi har också visat att vissa centriolära satellitproteiner verkar för att främja ciliogenes såväl som genomstabilitet , vilket delvis kan ske genom reglering av sammansättningen av centrosomen och centriolduplikation genom CDK2-aktivitet . Spänningssignaler som härrör från DNA – skador kan vara antingen intra–eller intercellulära genom en mängd olika mekanismer som involverar cell-cellkontakter och/eller extracellulär signalering kollektivt känd som ’åskådare effekter’ . Samspelet mellan DDR och primära cilier kan därför innebära både interna funktionella interaktioner mellan DDR och centriolära/basala kroppsproteiner, såväl som externa signaler från angränsande celler. De senaste åren har sett framväxande funktionella kopplingar mellan autofagi och DDR, där autofagi underlättar cellöde efter DNA-skador och hjälper också till att förhindra genominstabilitet för att bekämpa tumörgenes . Intressant nog kan autofagiprocesser också vara lyhörda för DNA-skadainducerade åskådare effekter, vilket underlättar både intra-och intercellulär spänningssignalering. Detta komplexa samspel mellan dessa cellulära stressresponsiva mekanismer har potentiella konsekvenser för ciliopatier och mikrocefaliska störningar, liksom för cancer .
förutom de ovan angivna exemplen som visar fysiska och funktionella samband mellan DDR och centrosomala proteiner har arbete från flera grupper avslöjat direkta genetiska och funktionella kopplingar mellan DDR och ciliogenes (tabeller 1, 2). Som nämnts ovan regleras Pro-ciliogenesen centrosomalt protein CEP164 av DDR-kinaser och främjar cellulära svar på UV-inducerad DNA-skada . På senare tid, homozygota recessiva mutationer i CEP164 visade sig vara orsakande för en delmängd av nephronophthisis-relaterade ciliopatier, med mutanta zebrafiskmodeller som uppvisar både ciliopatifenotyper och ineffektiva svar på DNA-skador . Vidare visade denna studie också att NPHP10 (även känd som SDCCAG8), som vanligtvis ligger vid centrosomer, återlokaliseras till kärnfoci som svar på DNA-skada , och en efterföljande studie har föreslagit att brist i NPHP10 (antingen i cellmodeller eller i celler härledda från knock-out-möss) leder till förhöjda nivåer av DNA-skada och cellcykelkontrollpunktsaktivering . I överensstämmelse med en etablerad funktionell roll för några av nek-kinasfamiljmedlemmarna i både DDR och ciliogenes rapporterades det nyligen att det ciliopatiassocierade kinaset NEK8 (Tabell 1) är viktigt för att kontrollera cellulära svar på replikationsspänning genom DDR-kinaset ATR och begränsa CDK-aktivitet för att undertrycka DNA-brytningsbildning . Vad som är mer överraskande, med tanke på de icke-överlappande kliniska fenotyperna hos NEK8-associerade ciliopatier och ATR-associerade Seckel-syndrompatienter, är att celler som uttrycker en ciliopatiassocierad kinasmutant NEK8 hade en ökning av DNA-skador och cellcykeldefekter, och att njurarna hos nek8-mutanta möss ackumulerade DNA-skador . Dessutom har det centrosomala proteinet CEP290, muterat i en rad ciliopatier inklusive Joubert syndrom, också varit inblandad i regleringen av DNA-replikeringsstress och DDR (Tabell 1), vilket tyder på att kronisk replikeringsstress kan vara en viktig drivkraft i utvecklingen av vissa ciliopatier . I likhet med nek8-studien hade celler som uttryckte mutant CEP290 också olämplig CDK-aktivitet. Vävnadsspecifik replikationsspänning i vissa genetiska bakgrunder kan därför vara en gemensam mekanism som driver utvecklingen av en delmängd av ciliopatier och föreslår att CDK kan vara ett potentiellt terapeutiskt mål för sådana sjukdomar .
det är spännande att samma studie som identifierar CEP164-mutationer som orsakande för en delmängd av nephronophthisis-relaterade ciliopatier också identifierade orsakande mutationer i MRE11 (Tabell 2). MRE11 interagerar stökiometriskt med RAD50 och NBS1 (bildar det så kallade MRN-komplexet) för att underlätta nyckelfunktioner för DNA-reparationsprocesser . Specifikt ger könslinjemutationer i antingen NBS1 eller MRE11 upphov till cancer-predisponerande ärftliga störningar Nijmegen brottssyndrom respektive ataxi-telangiectasia-liknande störning (ALTD). Vidare har MRE11 visat sig fungera som en barriär mot tumörgenes , och ärvda heterozygota mutationer i MRE11, NBS1 eller RAD50 är associerade med en låg mellanliggande penetransrisk för bröstcancer . Det är för närvarande oklart hur eller varför specifika mutationer i mre11 i synnerhet kan ge upphov till ciliopatier. Detta väcker intressanta frågor om huruvida mutationer i andra medlemmar av det viktiga DDR-associerade MRN-komplexet (MRE11-RAD50-NBS1), mutationer som orsakar ärftliga cancersyndrom , kan också vara orsakande för andra njur-retinala ciliopatier. Kanske ännu mer överraskande var den senaste upptäckten att mutationer i Fanconi anemi och cancerassocierad nukleas FAN1 (Tabell 2; ) kan vara orsakande för en delmängd av karyomegalic interstitiell nefrit-typ ciliopatier . Eftersom detta enzym är involverat i reparationen av DNA-lesioner som blockerar DNA-replikation, föreslog studien att defekt nukleasaktivitet inom vissa organ skulle kunna driva cellulär senescens efter ökad exponering för genotoxiner (kanske till följd av en ökad aktiv metabolism). Detta kan vara ett liknande scenario som den föreslagna ökade replikationsspänningen som observerats i njurarna hos både CEP290 och NEK8-bristfälliga möss (se ovan). Även om detta kan vara en mekanism genom vilken FAN1-mutationer kan ge upphov till ciliopatier, kan den underliggande biologin vara mer komplicerad, särskilt med tanke på att fenotyper associerade med karyomegalic interstitiell nefrit-typ ciliopatier inte är uppenbara hos patienter med Fanconi anemi (FA). Sådan fenotypisk avvikelse kan också delvis bero på redundansen inom de vägar som fungerar för att lösa DNA-replikeringshindrande lesioner .
förutom dessa genetiska studier har flera grupper också upptäckt funktionella länkar till ciliogenes för proteiner som traditionellt är associerade med DDR. Ett exempel på detta är den senaste upptäckten att ATR lokaliserar till basalkroppen i musfotoreceptorceller (Tabell 2) och är viktig för ciliogenes under det utvecklande ögat . ATR krävs också för Ciliärrelaterad Sonic hedgehog-signalering in vitro och in vivo, men verkar vara till stor del dispenserbar för ciliogenes, i en roll som skiljer sig från dess funktion i DDR och replikering . Ett annat resultat är att mutationer i DNA–replikeringslicensfaktorer såsom ORC1 (Tabell 2) var orsakande för mikrocefalisk störning Meier-Gorlin syndrom (MGS) och visade sig också påverka ciliogenes genom nedsatt SHH-signalering . AAA-ATPas-proteinet VCP / p97, som reglerar lokaliseringen av flera DDR-faktorer vid DNA-skador , har visat sig vara nödvändigt för ciliogenes (Tabell 2), när det kan utföra liknande funktioner för att reglera E3-ligasmedierad ubiquitylation av proteiner i basalkroppen . Slutligen har proteinet ATMIN, en bindningspartner till nyckeln DDR-Kinas ATM och också viktigt för cellulära svar på replikationsspänning , också visat sig vara viktigt för ciliogenes under morfogenes av både lungorna och njurarna vid utveckling av möss genom dess förmåga som en transkriptionsfaktor för att reglera Wnt-signalering . Sammantaget visar dessa studier både genetiska och funktionella kopplingar mellan DDR och ciliogenes (Tabell 2).
Human primär cilium och cancer
i motsats till dessa nya upptäckter som involverar DDR-associerade faktorer i humana ciliopatier är den allmänna observationen att en ökad risk eller förekomst av cancer i allmänhet inte är associerad med humana ciliopatier. Undantag inkluderar Birt–Hogg-Dub-syndrom och Von Hippel–Lindau syndrom som båda är ärftliga njurcancerstörningar med vissa kliniska egenskaper hos ciliopatier . Även om patienter med polycystisk njursjukdom har godartade njurcyster som en följd av en cellöverväxt fenotyp, har de inte en ökad risk att utveckla cancer och kan faktiskt ha en övergripande minskad cancerrisk jämfört med icke-drabbade individer . Det är inte klart varför detta kan vara fallet, men det har föreslagits att en sammanfallande ökad celldöd genom antingen apoptotiska och/eller autofagimekanismer kan bidra till att minska cancerrisken hos drabbade individer. Ett liknande fenomen har rapporterats för genetisk reduktion av ATR-aktivitet som begränsar tumörtillväxten av P53-bristande tumörer hos möss , även om en ökad risk för cancer hos vissa patienter med Seckels Syndrom har rapporterats, med minst en av dessa som har en orsakande genetisk defekt i ATR-genen . Intressant har det nyligen föreslagits att ökad replikationsspänning, liknande den som ofta ses i cancer på grund av onkogenaktivering, är en fenotyp associerad med en delmängd av ciliopatier, såsom CEP290-associerat Joubert syndrom . Således kan det vara så att en viss nivå av tolerans mot ökad replikeringsstress behövs för att driva fler tumörfenotyper associerade med DDR-relaterade sjukdomar, vilket inte väljs under utvecklingen av majoriteten av humana ciliopatier.
studierna som kort lyfts fram här ger övertygande bevis på ständigt växande genetiska och funktionella länkar mellan DDR och ciliogenesvägar. Skillnaderna mellan fenotyperna av DDR-associerade cancer-predisponerande syndrom och ciliopatier (Tabell 1, 2) passar emellertid inte med vår nuvarande begränsade kunskap om hur dessa två vägar kan anslutas. Detta kan återspegla den funktionella påverkan varje väg har inom både utvecklande och differentierad vävnad, liksom hur normal eller avvikande vägfunktion kan påverka både pre-cancerösa lesioner och transformerade celler.