NME1 regulates homologous recombination through interaction with BRCA2

Abstract

BRCA2 plays a role in maintenance of genomic stability in response to DNA damage, centrosome regulation, cytokinesis, transcription, cell cycle regulation and DNA homologous recombination. However, the precise molecular mechanism of BRCA2 on the homologous recombinant remains unclear. Here, we identified a transcription factor NME1 as a novel interacting protein of BRCA2 though a yeast two-hybrid system. We show that the BRCA2 interacts with NME1 in vivo, and interaction between both proteins was enhanced under DNA damage, such as ionizing radiation (IR) and hydroxyurea (HU). Depletion of NME1 results in im-paired formation of DNA damage-induced BRCA2 and Rad51 foci and suppres-sion of chromatin-bound Rad51. NME1-depleted cells exhibited an accumulation of double-strand breaks (DSBs), as determined by measurement of late γ-H2AX foci in nuclear and comet assay. We further demonstrated that absence of NME1 sensitizes cells to IR, and impaired HR by DR-GFP assay. Disruption of the NME1-BRCA2 interaction prevented accumulation of BRCA2 at sites of DSBs and suppressed HR. Taken together, our results suggest a novel regulation mechanism of BRCA2 in homologous recombination through interaction with NME1.|BRCA2 단백질은 DNA 손상복구, 중심체의 조절, 세포질 분열, 전사, 세포주기 조절 및 DNA의 상동재조합 과정등을 조절함으로써 유전체 안정성 유지에 역할을 수행한다. 그러나 이런 BRCA2 자체의 기능을 조절하는 기전에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서, BRCA2 기능을 조절하는 단백질을 찾고자 BRCA2를 베이트로 yeast two-hybrid를 실시하였고, 그 결과 몇몇 새로운 결합단백질을 동정하였다. 본 연구에서는 동정된 단백질 중의 하나인 NME1이 BRCA2와 결합함으로써 BRCA2의 세포 내 여러 기전 중 상동재결합 활성에 미치는 영향을 조사하였다. 먼저, BRCA2 단백질이 생체 내에서 NME1과 결합함을 확인하였고, 두 단백질간의 상호작용이 방사선 조사와 DNA 복제손상 자극인 Hydroxyurea 처리에 의해 증가되는 것을 확인하였다. 세포 내 NME1의 손실은 BRCA2와 상동재결합 활성효소로 알려진 RAD51이 DNA 손상부위로의 recruitment를 저해하였고, 이는 BRCA2, RAD51의 면역염색과 염색체분리후 western blotting을 통해 관찰하였다. Clonal survival assay, comet assay, γ-H2AX 면역 염색법등을 통해 NME1이 결핍된 세포에서 DNA 손상복구 활성이 저하됨을 관찰하였다. 또한, NME1 결핍에 의한 DNA 손상복구 저하가 BRCA2의 상동재결합 활성 저하에 의한 것임을 DR-GFP 벡터 시스템을 통해 확인하였다. 따라서, 본 연구결과는 BRCA2의 상동재결합 활성을 조절하는 새로운 조절인자 NME1을 동정함과 동시에 상동재결합 활성을 조절하는 새로운 기전을 제시하였다.