酵母におけるDNAポリメラーゼδによるFe-Sクラスター結合の欠陥は、UV誘発性変異誘発を抑制しますが、DNAポリメラーゼζ-依存性自発的変異誘発を促進します

真核生物のゲノムは、高忠実度の複製B-ファミリーDNAポリメラーゼ（POL）α、δ、εを利用して、複雑な機械によって複製されます。4番目のBファミリーメンバーである専門的なエラーが発生しやすいPOLζは、正確なトリオによるDNA合成が複製ストレスまたはDNA損傷によって妨げられると募集されます。Polζに依存する損傷耐性メカニズムは、変異速度の増加を犠牲にしてDNA/ゲノムの不安定性と細胞死を防ぎます。この特殊な複製中に発生するポールスイッチは完全には理解されていません。polζの喪失は、誘発された突然変異誘発と自然変異誘発の抑制がないことをもたらします。Polδと共有されたAccessoryサブユニットとのPolζの触媒サブユニットのC末端ドメイン（CTD）の相互作用を廃止するFe-Sクラスターモチーフの破壊は、誘導された変異誘発に同様の欠陥をもたらします。興味深いことに、PolΔの触媒サブユニットのCTDのFe-Sクラスターに影響を与えるPol3-13変異は、損傷したDNAの複製中のPoLスイッチにFe-Sクラスターが不可欠である可能性を示唆しています。。Pol3-13変異を伴う酵母株はUV感受性があり、UV誘発性変異誘発に欠陥があることを確認しました。しかし、それらは自発的な突然変異率を増加させています。この増加は、機能的なPolζに依存していることがわかりました。欠陥のあるpolΔを伴うPol3-13変異株では、透過性のPolζを必要とするトランスバージョンと複雑な変異が急激に増加し、そのサイズがPolζによって制御される大きな欠失の発生の増加があります。したがって、Pol3-13変異はPolζ依存性誘導変異誘発を無効にしますが、自発的変異の生成とより大きな欠失の予防のためのPolζ動員を可能にします。これらの結果は、複製polΔに存在するFe-Sクラスターによる2つの主要なPolζ依存性突然変異誘発の微分制御を明らかにしています。

Eukaryotic genomes are duplicated by a complex machinery, utilizing high fidelity replicative B-family DNA polymerases (pols) α, δ and ε. Specialized error-prone pol ζ, the fourth B-family member, is recruited when DNA synthesis by the accurate trio is impeded by replication stress or DNA damage. The damage tolerance mechanism dependent on pol ζ prevents DNA/genome instability and cell death at the expense of increased mutation rates. The pol switches occurring during this specialized replication are not fully understood. The loss of pol ζ results in the absence of induced mutagenesis and suppression of spontaneous mutagenesis. Disruption of the Fe-S cluster motif that abolish the interaction of the C-terminal domain (CTD) of the catalytic subunit of pol ζ with its accessory subunits, which are shared with pol δ, leads to a similar defect in induced mutagenesis. Intriguingly, the pol3-13 mutation that affects the Fe-S cluster in the CTD of the catalytic subunit of pol δ also leads to defective induced mutagenesis, suggesting the possibility that Fe-S clusters are essential for the pol switches during replication of damaged DNA. We confirmed that yeast strains with the pol3-13 mutation are UV-sensitive and defective in UV-induced mutagenesis. However, they have increased spontaneous mutation rates. We found that this increase is dependent on functional pol ζ. In the pol3-13 mutant strain with defective pol δ, there is a sharp increase in transversions and complex mutations, which require functional pol ζ, and an increase in the occurrence of large deletions, whose size is controlled by pol ζ. Therefore, the pol3-13 mutation abrogates pol ζ-dependent induced mutagenesis, but allows for pol ζ recruitment for the generation of spontaneous mutations and prevention of larger deletions. These results reveal differential control of the two major types of pol ζ-dependent mutagenesis by the Fe-S cluster present in replicative pol δ.