HO – 자극 translocation 분석은 단일 가닥 diploid에서 여러 loci에서 DNA 이중 가닥 나누기의 창조 다음 풀림 모니터<em> Saccharomyces cerevisiae</em>. 이 메커니즘은 이온화 방사선의 다량으로 복용에 노출 다음 높은 eukaryotes의 체세포의 게놈 rearrangements을 모델 수 있습니다.
유전자 변이가 자주 모든 진핵세포 게놈에 존재 반복 요소를 분산 간의 상호 작용을 통해 발생하는 게놈 rearrangements에 의해 중재됩니다. 이 과정은 1-3 사이의 유기체 내의 다양성을 생성하는 중요한 메커니즘입니다. 인간 게놈은 라인과 SINEs 4 다양한 포함한 retrotransposon의 원산지의 약 40% 반복 순서로 이루어져 있습니다. 이러한 반복적인 요소 간의 교류 이벤트는 유전자 투약과 인간 6-9에서 면역, 심장 혈관 질병 5,뿐만 아니라 암이 발생할 수 표현을 중단 할 수 translocations를 포함한 게놈 rearrangements, 발생할 수 있습니다.
반복 요소 간의 교류 다양한 방법으로 발생합니다. 완벽한 (또는 가까운 완벽한) 상동를 공유 시퀀스 사이의 교류 과정 상동 재조합이라고 (HR)에 의해 발생합니다. 반대로, 이외의 동종 끝 (NHEJ) 가입이 교환 10,11 거의 또는 전혀 순서 상동를 사용하지 않습니다. HR의 주요 목적은, mitotic 세포에서 더블 스트랜드 탈선 DNA 복제와 산화 병변에 의해 endogenously 생성 휴식 (DSBs) 또는 이온화 방사선 (IR) 및 기타 외인성 DNA 손상 에이전트에 노출로를 복구하는 것입니다.
분석이 여기에 설명된에서 DSBs 동시에 갈락토 – inducible 호 – endonuclease (그림 1)에 의해 diploid 세포에 두 개의 서로 다른 염색체 loci에서 재조합 기판을 경계 만들어집니다. 깨진 염색체의 복구 (특수 요원) 어닐링 단일 가닥에 의해 염색체 translocations를 생성, 동종 염색체 종료에 인접한 시퀀스 과정은 covalently 어닐링에 후속 참가하고 있습니다. 기판 중 하나, his3 – Δ3는 HIS3 allele를 잘린 '3 포함'하고 기본 HIS3의 현장에서 염색체 XV 중 하나를 복사에 있습니다. 두 번째 기판, his3 – Δ5 '는, 염색체 III 중 하나를 복사에 LEU2 현장에 위치하고 있으며, 5 들어 있습니다'HIS3 allele을 잘립니다합니다. 두 기판은 HO – endonuclease에 의해 절개를 대상으로 할 수있는 매춘부 endonuclease 인식 사이트 둘러싸인 있습니다. 매트 현장에 기본 호 endonuclease 인식 사이트는, 염색체 III의 두 복사본에 대한 모든 변종에 삭제되었습니다. 이것은 재조합 기판과 분석의 간섭에서 다른 깨진 염색체 끝이 간의 상호 작용을 방지할 수 있습니다. KAN – MX – 갈락토 오스 표시 – inducible 호 endonuclease 표현 카세트가 염색체 IV에 TRP1 현장에 삽입됩니다. 기판 주 311 BP이나 특수 요원으로 복구에 대한 HR 기계에서 사용할 수있는 HIS3 코딩 순서의 60 BP. HR로 깨진 염색체를 복구하는 이러한 기판을 사용하여 세포가 손상 HIS3 allele과 tXV를 형성 : 중간 부족한 히스티딘 (그림 2A)에서 성장하는 능력에 의해 선택하실 수 있습니다 III 염색체 translocation합니다. HR로 Translocation 주파수가 아닌 선택적 매체 (그림 2B)에 해당 dilutions을 도금 후 발생 가능한 세포의 총 숫자로 선발 매체에 발생 히스티딘 prototrophic 식민지의 수를 나누어 계산됩니다. DNA의 복구 돌연변이 다양한이 시스템은 12-14을 사용하여 특수 요원 translocation 형성의 유전자 조절을 연구하는 데 사용되었습니다.
이온화 방사선의 다량으로 복용는 DSBs 19 다수의 생성을 통해 게놈 불안정성의 고유 위험을 제시한다. 진핵세포 genomes는 translocations 및 기타 게놈의 rearrangements 20,21 생성을 위해 우수한 기판 아르 반복 시퀀스들로 가득 차 있습니다. DSBs가 반복 시퀀스 12,21,22 사이에 도입하는 경우 인사에 의해 염색체 translocations이 자주 관찰됩니다. 압도적인 증거는이 메커니즘 eukaryotes 22,23에서 발생하는 방법 이해의 중요성을 강조, leukemias과 lymphomas 염색체 translocations에 의한 수와 관련된 게놈 불안정성의 정도를 제안합니다. 우리는 누룩과 인간의 genomes에 걸쳐 분산 반복 요소의 크기와 유사한 다른 염색체에있는 상동 부족 지역 간의 DSB 유발 HR로 translocation 염색체의 형성을 조사를 위해 신진 효모의 시스템을 개발했습니다.
분석에서 his3 – Δ3 'translocation 기판은 염색체 XV 중 하나를 복사에 있습니다. 다른 his3 allele (his3 – Δ200)은 수리 24 템플릿으로 사용되는에서이 순서를 방지 HIS3 발기인 및 코딩 순서 ~ 1킬로바이트 삭제되었습니다. his3 – Δ5 '기판 변형 LEU2 allele (그림 1)을 포함하는 염색체 III의 다른 사본, 염색체 III 중 하나를 복사에 LEU2 현장에 있습니다. KAN – MX로 표시 갈락토 – inducible 호 endonuclease 표현 카세트는 염색체 IV (: : GAL 호 – KAN – MX trp1)의 TRP1 현장에 삽입되었다. 각 translocation 기판은 매체 갈락토 오스의 추가를 통해 HO 유전자의 표현을 유도하여 절단을위한 타겟이 될 수있는 호 – endonuclease 인식 시퀀스의 어귀이다. his3 – Δ3 '와 his3 – Δ5'기판에서 HO – endonuclease 유도 절단 후, 세포가 효율적으로 translocation의 염색체를 생성, HR에 의해 깨진 염색체를 복구 HIS3 순서 상동의 공유 짧은 넓이 (311 BP 60 BP)를 사용할 수 있습니다 손상 HIS3 allele 12-14,25와 함께.
부모 세포 HIS3 유전자의 손상 사본이 부족하기 때문에, 그들은 중간 그의 – 어서 성장 수 없습니다. translocation 이벤트를받은 경우에만 세포는 중간 부족한 히스티딘에 대해 선택할 수 있습니다. 따라서 염색체 translocations의 빈도는 YPD에 도금에 의해 결정 도금 가능한 세포의 총 숫자로 히스티딘 prototrophic 식민지의 수를 나누어 계산하실 수 있습니다. 게놈 DNA와 염색체 손상은 다음 대표 그의 +의 식민지, 그리고 게놈 남부와 염색체 얼룩 분석에 의해 확인 translocation의 염색체의 존재로부터 격리 수 있습니다.
조심 분석 분석 12에 대한 추가 중요한 정보를 수집하는 우리를 허용하고 있습니다. 게놈 남부 얼룩 분석 호 – endonuclease 유도 30 분 후에 염색체 XV 및 III 거의 완벽하게 커팅이있다는 것을 증거를 제공하고 있으며, 따라서 포경 염색체 기판에 대한 중요한 배경은 (G. Manthey & A Bailis, 인구 없습니다 게시되지 않은 결과). 그의 게놈 남부와 염색체 얼룩 분석 – 생존자는 세포가 자주 하나 다른, 또는 둘 모두를 자른 염색체를 잃게하고 (L. Liddell & A Bailis, 발표되지 않은 결과) 가능한 남아있는 것을 나타냅니다. 중요한 것은 아닌 선택적 매체에 거의 동등한 도금 효율성은 HO – endonuclease 표현의 유도 이전과 이후 translocation 염색체를 유지하기 위해 깨진 염색체를 복구에 실패하거나 실패도가 DSB 형성 살아남을 수있는 능력에 영향을 미치는 것을 나타냅니다. 이걸로 일관 tXV : III의 translocation의 염색체가 선택의 부재에서 mitotic 세포의 불안정으로 표시되었습니다. 이것은 tXV 성장에 의해 입증되었습니다 : III가 아닌 선택 밤새 그의 이상 recombinants를 포함하지 않는 선택적 접시에 하나의 식민지를 도금하고, 히스티딘이 부족해 중간에 선택적 복제 도금. : III의 translocation의 염색체 (북아 일 Pannunzio & A Bailis, 발표되지 않은 결과를) 다음 접시에 발생하는 식민지의 열 70 %가 tXV을 잃었습니다.
인간 IR 노출에 의해 생성된 Translocation 염색체는 비슷한 불안정 26 나타냅니다. 이것은 translocation 형성이 heterozygosity의 손실을 홍보하여 tumorigenesis 초기에 이벤트에 참여할 수 있습니다 제안합니다. 둘째, 광범위한 유전자와 분자 분석은 특수 요원, HR의 비 보수 obligatorily 효율적이고 메커니즘, 두 염색체 12,27,28에 DSBs의 동시 생성에 따라 HR하여 translocation 형성의 기본 메커니즘이다하는 것이 좋습니다. 이것은 공동입니다찾는 nsistent되는 HR하여 효모의 게놈에서 여러 반복적인 시퀀스에 인접한 휴식을 만들 수있는 충분한 DSBs의 밀도, 그리고 translocation 형성의 고주파로 IR 결과의 과다. 함께, 이러한 관측 것이 좋습니다 종양 인간 IR 노출 효과 수, 부분적으로 그들의 고유 불안정을 통해, 그 출시 tumorigenesis 유전자 변화를 추진, translocations를 생성하는 HR의 효율적인 메커니즘에 의해 DSBs의 수리로 인한. 방사는 종종 방사선 유발 DSBs 수리의 결과가 환자의 자주 발생하는 이차 암의 발생에 기여할 수있는 암, 게놈 rearrangements을 치료하는 데 사용되기 때문입니다. 따라서,이 모델은 우리가 IR 치료에 중요한 임상 응답의 유전 및 분자 기초에 대한 이해를 얻을 도움이 될 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 건강과 희망의 도시의 베크 만 연구소의 국립 연구소의 자금에 의해 지원되었다. 우리는 원고에 투명도를 추가들은 건설 덧글에 대한 검토를 감사하고 싶습니다.