综述:翻译后修饰通过TDP1和TDP2协调修复捕获的拓扑异构酶诱导的DNA断裂

【字体: 时间:2025年06月28日 来源:Journal of Molecular Biology 4.7

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  这篇综述系统阐述了(PTMs)如何动态调控拓扑异构酶(Top1/Top2)及其修复酶(TDP1/TDP2)的功能网络,揭示了其在维持基因组稳定性中的多层调控机制,为癌症治疗靶向(Topcc's)修复通路提供了新视角。

  

Abstract
DNA拓扑异构酶是维持核与线粒体基因组DNA拓扑结构的关键酶,通过形成短暂的拓扑异构酶切割复合物(Topcc's)参与复制、转录等过程。当这些复合物被抗癌药物或内源性损伤稳定为共价捕获状态(Top1cc/Top2cc)时,会引发细胞毒性DNA断裂。酪氨酰-DNA磷酸二酯酶(TDP1/TDP2)通过水解酶-DNA磷酸酪氨酸键清除这些损伤,而翻译后修饰(PTMs)通过调控修复因子的活性、定位和相互作用网络精确协调这一过程。

Post-Translational Regulation of Trapped Top1-DNA Covalent Complexes
Top1通过三步催化循环(切割-旋转-连接)解除DNA超螺旋。其活性位点酪氨酸与DNA 3'端形成的共价中间体(Top1cc)若被稳定,会阻碍复制叉进展。PTMs通过磷酸化、泛素化等修饰Top1的C端结构域,调控其与染色质的结合及修复因子招募效率。

TDP1: Key Players in Topoisomerase 1-DNA Covalent Complex Repair
TDP1作为特异性水解3'-磷酸酪氨酸键的酶,需先经蛋白酶体处理暴露损伤位点。其活性受磷酸化(如ATM介导的Ser81)和乙酰化修饰调控,这些PTMs通过改变TDP1与XRCC1等修复因子的相互作用,促进其向核损伤灶的募集。

Post-Translational Regulation of TDP2 in Resolving Trapped Topoisomerase-Covalent Complexes
针对Top2cc的修复核心酶TDP2,其5'-磷酸酪氨酸水解活性受SUMO化修饰显著增强。MDC1介导的TDP2 Thr44磷酸化可促进其与DNA-PKcs复合物的协同作用,而K63-linked泛素化链则调控其在DSB位点的滞留时间。

Conclusions
PTMs通过时空特异性修饰构建了拓扑异构酶修复的精密调控网络:既直接调节Top1/Top2的催化循环,又通过"分子开关"机制激活TDP1/TDP2的损伤清除功能。该体系失衡与神经退行性疾病和化疗耐药密切相关,靶向PTM调控节点(如TDP2的SUMO化)或成新型抗癌策略。

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