Cell reports | 华中农大严顺平团队发现ATR抑制E3泛素连接酶CRL4PRL1以稳定核糖核苷酸还原酶应对复制应激

以下文章来源于Science Art ，作者学者艺术

研究背景

精确的DNA复制是细胞增殖的基础。然而，DNA复制可能会受到各种因素的干扰，如DNA损伤或脱氧核糖核酸（dNTP）的有限可用性，引发威胁基因组完整性的DNA复制应激。为了应对这些挑战，细胞激活复制应激反应，以期暂时停止细胞周期，稳定复制叉，并刺激dNTP生物合成。在动物中，复制应激与各种类型的癌症密切相关，因此被认为是癌症的标志。进化上保守的蛋白激酶ATR作为复制应激反应的中央调节器，在动物中得到了很好的研究。当复制应激发生时，单链DNA（ssDNA）形成，并被RPA蛋白识别。RPA包裹的单链DNA作为核蛋白平台，招募ATRIP、RAD17、RAD9-RAD1-HUS1、TopBP1和ETAA1激活ATR。随后，活化的ATR磷酸化并激活蛋白激酶CHK1，其通过磷酸化包括蛋白激酶WEE1和蛋白磷酸酶CDC25的下游组分发挥功能。WEE1和CDC25的磷酸化随后导致细胞周期停滞，使细胞有足够的时间来解决复制应力。

植物含有ATR和WEE1，但缺少CHK1和CDC25的同源物，因此，ATR如何调控植物的复制胁迫反应还不是很清楚。以前，我们通过对atr抑制子的遗传筛选，确定PRL1和FBL17为ATR的两个下游组分。

在任何生物体内，dNTPs都是DNA复制和DNA修复的基础。核糖核苷酸还原酶（RNR）是一种催化核糖核苷酸形成dNTPs的酶。鉴于dNTPs的基本重要性，RNR在转录和转录后水平都受到严格调控。RNR由两个大亚基（RNR1）和两个小亚基（RNR2）组成。据报道，哺乳动物中RNR2的稳定性受到E3泛素连接酶APC/CCDH1和SCFCyclin F的调控。然而，目前尚不清楚植物中RNR是否以及如何在翻译后水平受到调控。ATR和RNR之间的关系尚不清楚。

研究结果

在这里，我们发现ATR促进了拟南芥中RNR的蛋白质稳定性。通过基于激活标记的遗传筛选，我们发现RNR的一个小亚基TSO2的过表达部分抑制了atr突变体对复制应激的超敏反应。在生物化学上，TSO2与PRL1相互作用，PRL1是基于Cullin4的E3泛素连接酶CRL4PRL1的中心亚基，其使TSO2多泛素化并促进其降解。ATR抑制CRL4PRL1以减弱TSO2的降解。我们的工作为RNR的复制应激反应和翻译后调节机制提供了重要的见解。考虑到所涉及蛋白质的进化保守性，ATR-PRL1-RNR模块可能在真核生物中起作用。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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