The Transcription factor USF2 : A Master regulator of DNA damage response

Abstract

DNA 손상반응에 주요 단백질 중 하나인 BRCA1은 DNA가 손상되었을 때 손상인 식, 복구 및 세포주기 조절에 관여하고, 특히 상동재조합 활성에 중요한 단백질로 알려져 있다. 하지만 DNA 손상 반응에서 BRCA1의 자세한 작용기전은 여전이 더 연 구되어야 할 부분이 많다. 본 연구에는 BRCA1과 결합한다고 알려진 USF2를 동정하였다. 전사인자로 알려진 USF2 단백질은 USF1과 이형 중합체를 이루고 있다. 그리고 USF2는 나선고리나선(helix-loop-helix)구조를 가지고 있으며, E-box라고 불리는 DNA의 CACGTG 염기서열을 인식하여 해당 유전자의 전사를 시작한다. 이과 같은 방법으로 USF2는 많은 유전자의 전사에 관여한다고 보고되어있다. 또한 USF2는 BRCA1과 결합하여 전사활성을 조절한다고 알려져 있지만 BRCA1과 연관하여 DNA 손상반응에의 연관성 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서 우리는 BRCA1과 결합을 통한 DNA 손상반응에서 USF2의 역할을 규명하고자 한다. USF2는 BRCA1과 결합한 다는 것은 이미 보고되어 있으며, 세포에 방사선 조사로 DNA 손상을 유도하였을 때 USF2와 BRCA1의 결합이 증가함을 확인하였다. clonal survival, 상동재조합, 비 상동 말단 결합 활성 분석법 등을 통해 USF2가 결여된 세포에서 DNA 손상 복구 활성이 떨어짐을 확인하였다. USF2는 핵 내에서 손상된 DNA가 있는 곳으로 이동하여 세포주기에 관계없이 DNA 손상 foci를 형성하였다. 게다가, DNA 손상반응 기전에 서 USF2는 ATM과 ATR kinase의 하위조절자로써 작용하여, RBCA1, BARD1, Rad51에 의한 상동재결합 활성을 조절함을 밝혔다. 또한 USF2는 BRCA1의 RING domain 부위에서 결합함을 보였다. 이상의 연구결과를 토대로 BRCA1에 의한 새로운 DNA 손상 복구 기전을 규명함과 동시에 DNA 손상반응의 새로운 조절자로써 USF2의 가능성을 제시한다.|BRCA1, one of the major proteins in DNA damage response, is known to be involved in the recognition, repair and cell cycle regulation of damaged DNA, especially in homologous recombination activities. However, the precise mechanism of BRCA1 in these DNA damage response remains to be elucidated. This study identified USF2, which is known to interact with BRCA1. The USF2 protein, known as a transcription factor, forms a heterodimer with USF1. USF2 has a helixloop-helix probe and recognizes the CACGTG base sequence of DNA called E-box and begins transcription of the gene. It has been reported that USF2 is involved in the transcription of many genes. However, it has not been studied how USF2 is involved in the mechanism of DNA damage repair with BRCA1. In this study, we were investigating a novel mechanism of USF2 involvement in DNA damage response by binding to BRCA1. USF2 has been reported to interact with BRCA1 and it has been confirmed that the binding of USF2 to BRCA1 is increased by irradiation. In the lacking USF2 cells, the degradation of DNA repair activity was confirmed by clonal survival, homologous recombination, and non-homologous end joining activity assay. USF2 accumulates into the nucleus where the damaged DNA was present and formed damage foci throughout the cell cycle. In the DNA damage repair mechanism, moreover, USF2 is to function downstream of ATM/ATR kinase, and the depleted-USF2 cells inhibited the recruitment of BRCA1, BARD1, and RAD51 to DSB sites. Therefore, this study demonstrates USF2 is a novel regulator of the DNA damage response and suggests a molecular mechanism for BRCA1-related Homologous recombination.