NHEJ SuperComplexesのCryo-Emは、DNA修復に関する洞察を提供します

非同種終了結合（NHEJ）は、DNA二本鎖切断（DSB）を修復するために人間で利用される2つの重要なメカニズムの1つです。DSBの不正確または誤った修復は、アポトーシスまたはがんにつながる可能性があります。NHEJには、Ku70/80ヘテロダイマー、DNA依存性プロテインキナーゼ触媒サブユニット（DNA-PKCS）、X線クロスコンクリメントタンパク質4（XRCC4）、XRCC4様因子（XLF）、およびリガーゼIVを含むいくつかのタンパク質が含まれます。これらのコアタンパク質はDSBを結合し、損傷したDNA端を結びつけます。ただし、これらのタンパク質の構造アセンブリの詳細は不明のままです。ここでは、これらのコアタンパク質とDNAで構成されるNHEJスーパーコンプレックスの極低音域構造を提示し、このアセンブリの詳細な構造アーキテクチャを明らかにします。このスーパーコンプレックスの単量体と二量体の形態について説明し、長距離シナプス錯体の代替二量体形態の存在も提案します。最後に、これらのNHEJ複合体内のいくつかの構造的特徴の変異破壊がDNA修復に悪影響を与えることを示します。

Non-homologous end joining (NHEJ) is one of two critical mechanisms utilized in humans to repair DNA double-strand breaks (DSBs). Unrepaired or incorrect repair of DSBs can lead to apoptosis or cancer. NHEJ involves several proteins, including the Ku70/80 heterodimer, DNA-dependent protein kinase catalytic subunit (DNA-PKcs), X-ray cross-complementing protein 4 (XRCC4), XRCC4-like factor (XLF), and ligase IV. These core proteins bind DSBs and ligate the damaged DNA ends. However, details of the structural assembly of these proteins remain unclear. Here, we present cryo-EM structures of NHEJ supercomplexes that are composed of these core proteins and DNA, revealing the detailed structural architecture of this assembly. We describe monomeric and dimeric forms of this supercomplex and also propose the existence of alternate dimeric forms of long-range synaptic complexes. Finally, we show that mutational disruption of several structural features within these NHEJ complexes negatively affects DNA repair.