CHK1は、ATM/P53/P21経路が機能している場合、持続DNA損傷に応じてG2停止に不可欠です

S期またはG2で発生する持続的なDNA損傷の存在下で、正常細胞は有糸分裂前に停止し、最終的には老化します。チェックポイントキナーゼCHK1/CHK2およびCDK阻害剤P21は、G2停止と細胞周期の出口において、それぞれこのプロセスで重要な補完的な役割を持っていることが知られています。ただし、これらのレギュレーターについて追加のチェックポイントの役割が報告されており、それらの機能がどの程度冗長であるかは明らかではありません。ここでは、正常なヒト線維芽細胞、正常上皮細胞、および頻繁に使用されるp53熟練した癌細胞におけるDNA損傷誘発G2停止におけるCHK1、CHK2およびP21のそれぞれの役割を比較しました。通常の細胞では、CHK1ではなくCHK1がG2停止に関与しているのに対し、どちらも不可欠ではないことを示しています。対照的に、P21が必要です。ただし、CHK1はCHK2ではなく、U2OS骨肉腫細胞で逮捕するために必要になります。野生型p53を持つ他の癌細胞のように、G2相でのATM/P53/P21応答は欠陥があり、CHK1とP21経路の間のクロストークにより、G2停止の依存関係をCHK1に切り替えることができると結論付けています。特定のATM阻害剤KU-55933を使用して、正常細胞のG2停止に対するP21の誘導におけるATMの本質的な役割を確認します。G2での不可逆的な細胞周期の出口に先行する不活性サイクリンB1-CDK1複合体の核隔離には、効率的なP21誘導が必要です。我々の結果は、P21が連続した遺伝毒性ストレス下でG2停止のCHK1機能を満たすことができることを示しています。これは、癌化学療法に重要な意味を持っています。

In the presence of sustained DNA damage occurring in S-phase or G2, normal cells arrest before mitosis and eventually become senescent. The checkpoint kinases Chk1/Chk2 and the CDK inhibitor p21 are known to have important complementary roles in this process, in G2 arrest and cell cycle exit, respectively. However, additional checkpoint roles have been reported for these regulators and it is not clear to what extent their functions are redundant. Here we compared the respective roles of Chk1, Chk2 and p21 in DNA damage-induced G2 arrest in normal human fibroblasts, normal epithelial cells and frequently used p53 proficient cancer cells. We show that in normal cells, Chk1, but not Chk2, is involved in G2 arrest whereas neither are essential. In contrast, p21 is required. However, Chk1, but not Chk2, becomes necessary for arrest in U2OS osteosarcoma cells. We find that their ATM/p53/p21 response in G2 phase is defective, like in other cancer cells with wild-type p53, and conclude that cross-talk between the Chk1 and p21 pathways allows them to switch dependency for G2 arrest onto Chk1. Using the specific ATM inhibitor KU-55933 we confirm the essential role of ATM in the induction of p21 for G2 arrest of normal cells. Efficient p21 induction is required for nuclear sequestration of inactive cyclin B1-Cdk1 complexes preceding irreversible cell cycle exit in G2. Our results demonstrate that p21 is able to fulfill the Chk1 functions in G2 arrest under continuous genotoxic stress, which has important implications for cancer chemotherapy.