RAD9A

Cell cycle checkpoint control protein RAD9A is a protein that in humans is encoded by the RAD9Agene.^[5]Rad9 has been shown to induce G2 arrest in the cell cycle in response to DNA damage in yeast cells. Rad9 was originally found in budding yeast cells but a human homolog has also been found and studies have suggested that the molecular mechanisms of the S and G2 checkpoints are conserved in eukaryotes.^[6] Thus, what is found in yeast cells are likely to be similar in human cells.

This gene product is highly similar to S. pombe rad9, a cell cycle checkpoint protein required for cell cycle arrest and DNA damage repair in response to DNA damage. This protein is found to possess 3' to 5' exonuclease activity, which may contribute to its role in sensing and repairing DNA damage. It forms a checkpoint protein complex with Rad1 and Hus1. This is also known as the Rad9-Rad1-Hus1 or 9-1-1 complex. This complex is recruited by checkpoint protein Rad17 to the sites of DNA damage, which is thought to be important for triggering the checkpoint-signaling cascade. Use of alternative polyA sites has been noted for this gene.^[7] This complex plays a role in DNA base excision repair. Hus1 binds and stimulates MYH DNA glycosylase which stimulates base excision repair.^[8] Rad9 binds with the strongest affinity to DNA which attaches the complex to damaged DNA. Rad1 recruits other base excision factors. Previous research has suggested that Rad9 is not necessary to repair DNA,^[9] but it does not mean it can still play a role in DNA damage repair. If Rad9 is mutated there may be other pathways or mechanisms in DNA repair that can compensate for a loss of function.^[8]

اكتُشف جين Rad9 لأول مرة كجين يُحفز توقف دورة الخلية في المرحلة G2 استجابةً لتلف الحمض النووي في خميرة Saccharomyces cerevisiae بواسطة واينرت وآخرون ^{[ 9 ]} . قام الفريق بتعريض خلايا الخميرة للإشعاع لإحداث تلف في الحمض النووي، واختبروا العديد من الطفرات المختلفة. اختبروا 7 طفرات rad، وخضعت جميعها لتوقف دورة الخلية في المرحلة G2 بشكل طبيعي، باستثناء طفرة واحدة، وهي طفرة rad9 . لم تخضع طفرة rad9 لتوقف دورة الخلية في المرحلة G2، بل استمرت في دورة الخلية، وماتت العديد من الخلايا لأن الحمض النووي لم يُصلح. ^{[ 9 ]} من هذا، اشتبهوا في أن Rad9 ضروري لتحفيز توقف دورة الخلية في المرحلة G2. ولتأكيد ذلك، اختبروا طفرة مزدوجة من rad9 مع سلالة rad52 التي تعاني من نقص في إصلاح الحمض النووي، ووجدوا أن الخلية فشلت في التوقف في المرحلة G2، مما يُثبت بشكل أكبر أن جين Rad9 الفعال ضروري لتحفيز توقف دورة الخلية في المرحلة G2. ثم استخدموا مثبط الأنابيب الدقيقة MBC لإيقاف الخلية اصطناعياً في المرحلة G2 لاختبار ما إذا كان جين Rad9 ضرورياً لإصلاح الحمض النووي. ووجدوا أنه عند إيقاف طفرة rad9 في المرحلة G2، وتعريضها للإشعاع لإحداث تلف في الحمض النووي، وتركها متوقفة في المرحلة G2 بواسطة MBC لمدة 4 ساعات، تمكنت الخلية من إصلاح الحمض النووي والانقسام بشكل طبيعي. ^{[ 9 ]} تشير هذه النتيجة إلى أن Rad9 ليس ضرورياً لإصلاح الحمض النووي. وخلصوا إلى أن Rad9 جين مهم ضروري لإيقاف الخلية في المرحلة G2 ويضمن دقة نقل الكروموسومات، ولكنه ليس ضرورياً لإصلاح الحمض النووي.

يُفعَّل بروتين Rad9 عبر فسفرات متعددة بواسطة كينازات معتمدة على السيكلين، ويُفعِّل بدوره بروتين Rad53 عبر بروتين Mec1 في المراحل اللاحقة. ^{[ 18 ]} كما ثبت أن بروتين Mrc1 يعمل بشكل تعاوني لاستقطاب Rad53 إلى الحمض النووي التالف. ^{[ 19 ]} بعد تكوين معقد 9-1-1، يُفسفر بروتين Rad9 بشكل مكثف بواسطة بروتين Mec1، مما قد يُحفز التجمع الذاتي لمزيد من قليل الوحدات من بروتين Rad9 على الكروموسومات. تُولِّد الفسفرة الإضافية مواقع ارتباط لبروتين Rad53 الذي يُفعَّل بدوره بواسطة بروتين Mec1 لمتابعة هدفه في نظام التحكم بدورة الخلية. لا يقوم بروتين Rad9 بإصلاح الحمض النووي بنفسه، بل هو مجرد بروتين مُحَوِّل يُرسل الإشارة. ^{[ 10 ]} كما ثبت أن بروتين Rad9 يتفاعل مع بروتين p53 ، بل ويمكنه محاكاة بعض وظائف بروتين p53. ^{[ 6 ]}

ثبت أن بروتين Rad9 قادر على الارتباط بنفس منطقة المحفز التي يرتبط بها بروتين p53، والذي بدوره ينشط بروتين p21، مما يوقف تقدم دورة الخلية عن طريق تثبيط السيكلينات وإنزيمات CDK. إضافةً إلى تنشيط بروتين p21، يستطيع بروتين Rad9 أيضًا تنظيم نسخ جين إصلاح استئصال القاعدة NEIL عن طريق الارتباط بعناصر استجابة شبيهة ببروتين p53 في محفز الجين. ^{[ 6 ]}

ثبت أن RAD9A يتفاعل مع:

يحتوي بروتين Rad9 على تكرار متتالي في الطرف الكربوكسيلي لنمط BRCT (الطرف الكربوكسيلي لبروتين BRCA1)، وهو نمط موجود في العديد من البروتينات المشاركة في إصلاح تلف الحمض النووي. ^{[ 33 ]} هذا النمط ضروري لعمل Rad9. عند إزالة نمط BRCT، انخفض معدل بقاء الخلايا بشكل كبير مقارنةً ببروتين Rad9 الطبيعي. عادةً ما يكون Rad9 مفرط الفسفرة بعد تلف الحمض النووي. ^{[ 34 ]} ولم تُظهر طفرات rad9 التي تفتقر إلى نمط BRCT أي فسفرة، لذا من المحتمل أن تكون مواقع الفسفرة موجودة في هذا النطاق. كما لم تتمكن الطفرة نفسها من فسفرة Rad53 في اتجاه المصب. ^{[ 34 ]}

يتميز تركيب البروتين بالتعقيد، إذ يحتوي على نطاقات وظيفية وتفاعلات بروتينية. يتكون البروتين عمومًا من 391 حمضًا أمينيًا، ويمكن تقسيمه إلى قسمين فرعيين: الطرف الأميني (N-terminus) والطرف الكربوكسيلي (C-terminus). يحتوي الطرف الأميني على نطاقين شبيهين بمستضد النواة للخلايا المتكاثرة (PCNA)، واللذان يعملان كموقعي ارتباط مهمين مع Rad-1 وHus-1 لتكوين معقد 9-1-1. كما يحتوي الطرف الأميني على وحدة BH3، وهي ضرورية للارتباط ببروتينات عائلة Bcl-2 في الميتوكوندريا لتحفيز موت الخلايا المبرمج. وأخيرًا، يحتوي على نشاط إكسونوكلياز 3-5'، وهو حيوي لإصلاح الحمض النووي. في المقابل، يحتوي الطرف الكربوكسيلي على موقع غني بالبرولين، وإشارة التوطين النووي (NLS)، وذيل. تعمل جميع هذه المناطق كمواقع ارتباط مهمة لمكونات مختلفة من استجابة تلف الحمض النووي، وخاصة إشارة التوطين النووي (NLS) التي تحتوي على مواقع فسفرة السيرين والثريونين. [ 13 ]