DNAのミスマッチ修復タンパク質Mutlαの損傷したクロマチン上のMUTSαへのSMARCAD1を介した動員は、ヒト細胞のアポトーシスを誘導します

ミスマッチ修復（MMR）複合体は、MUTSα（MSH2-MSH6）とMUTLα（MLH1-PMS2）で構成されており、DNA複製中にミスマッチ塩基を特異的に認識しています。O6-メチルグアニンは、N-メチル-N-ニトロソーレア（MNU）などのアルキル化剤での処理により産生され、DNA複製中にDNAのミスマッチ（すなわちO6-メチルグアニン/チミンペア）が形成され、G/CがA/Tの移行変異を誘導します。この結果を防ぐために、このDNAの不一致を保持している細胞はMMR依存性アポトーシスによって排除されますが、基礎となる分子メカニズムは不明です。この研究では、クロマチン調節およびATP依存性のヌクレオソームリモデリングタンパク質SmarCAD1が、ヒト細胞におけるMMR依存性アポトーシスの誘導に関与しているという証拠を提供します。対照細胞とは異なり、SmarCAD1-Knockout細胞（ΔSMARCAD1）はMNU耐性であり、Sub-G1集団とカスパーゼ-9の活性化の出現はΔSMARCAD1細胞で大幅に抑制されました。さらに、これらの細胞では、MNU誘発性変異頻度が増加しました。免疫沈降分析により、SMARCAD1が充実した細胞で観察されるクロマチン結合MUTSαへのMUTLαの動員がΔSMarCad1細胞で抑制されることが明らかになりました。注目すべきことに、MUTLαの動員に対するSmarCad1の効果は、タンパク質のATPase活性にのみ依存していました。これらの発見に基づいて、SMARCAD1はそのクロマチンリモデリング活性を介してアポトーシスを誘導することを提案します。

The mismatch repair (MMR) complex is composed of MutSα (MSH2-MSH6) and MutLα (MLH1-PMS2) and specifically recognizes mismatched bases during DNA replication. O6-Methylguanine is produced by treatment with alkylating agents, such as N-methyl-N-nitrosourea (MNU), and during DNA replication forms a DNA mismatch (i.e. an O6-methylguanine/thymine pair) and induces a G/C to A/T transition mutation. To prevent this outcome, cells carrying this DNA mismatch are eliminated by MMR-dependent apoptosis, but the underlying molecular mechanism is unclear. In this study, we provide evidence that the chromatin-regulatory and ATP-dependent nucleosome-remodeling protein SMARCAD1 is involved in the induction of MMR-dependent apoptosis in human cells. Unlike control cells, SMARCAD1-knockout cells (ΔSMARCAD1) were MNU-resistant, and the appearance of a sub-G1 population and caspase-9 activation were significantly suppressed in the ΔSMARCAD1 cells. Furthermore, the MNU-induced mutation frequencies were increased in these cells. Immunoprecipitation analyses revealed that the recruitment of MutLα to chromatin-bound MutSα, observed in SMARCAD1-proficient cells, is suppressed in ΔSMARCAD1 cells. Of note, the effect of SMARCAD1 on the recruitment of MutLα exclusively depended on the ATPase activity of the protein. On the basis of these findings, we propose that SMARCAD1 induces apoptosis via its chromatin-remodeling activity, which helps recruit MutLα to MutSα on damaged chromatin.