Ataxia–telangiectasia mutated (ATM)

Ataxia–telangiectasia mutated (ATM) and Ataxia–telangiectasia and Rad3-related(ATR) are PI3K-like serine/threonine protein kinases activated under genotoxic stress conditions and phosphorylate various proteins involved in cell proliferation, cell death and survival, and DNA repair[140,141].These two signaling proteins were initially thought to be activated by a particular type of DNA damage therefore serving in parallel signaling pathways;however,accumulating evidence suggests that the ATM-and ATR-pathways communicate and cooperate inresponse to DNA damage[141].ATM,preferentially activated by DNA double strand breaks,has been shown to serve a sasensor of oxidative stress in which ATM-deficient cells were more susceptible to oxidative stress-inducing agents as well as DNA damaging agents[142]. However, it has recently been demonstrated that the molecular mechanisms of the activation of ATM by DNA damageand oxidative stress are different.Upon doubles trand DNA break induction by agents such as bleomycin,cells recruit the Mre11Rad50–Nbs1(MRN) complex to damaged sites together with ATM, which inturn triggers auto phosphorylation of ATMatSer-1981 and activates ATM protein kinase activity leading to phosphorylation of downstream signaling proteins such as check point kinase 2(Chk2) at Thr-68 and p53 at Ser-15(Fig.8).Phosphorylation of ATM at Ser-1981 and its kinase activity are reversibly regulated by protein phosphatase 2A(PP2A)[143].Cells exposed to H2O2 also feature ATM activated via Ser-1981 phosphorylation [144–146],although Guoetal.showed that H2O2 activates ATM in an MRN/Ser-1981 autophosphorylation- independent manner(Fig.8)based on their results that 1)ATM was activated by H2O2 equivalently in both wild type and mutant Mre11 cells, and 2)H2O2 activated both wild type and Ser-1981 to alaninemutant purified dimeric ATM in vitro[144]. Noncovalently associated dimeric (non-active) ATM is known to be dissociated into active monomers in response to DNA damage;however,Guoetal.showed that purified ATM protein incubated with H2O2 in vitro migrateds lower in SDSPAGE due to formation of covalent dimers that were sensitive to reducing agents,and given the fact that N-acetyl-cysteine(NAC)blocked ATM activation induced by H2O2 in vitro [144], these results suggest that H2O2 activates ATM through formation of active ATM dimers via intermolecular disulfide bond(s).Further characterization demonstrated that Cys-2991,located near the kinase domain of human ATM,is primarily involved in the disulfide bond formation and oxidative activation
of ATM(Fig.8)[144].It is noteworthy that a C2991A ATM mutant was fully activated by the MRN–DNA complex but not by H2O2 in vitro [144]. Thus H2O2, and possibly other ROS,elicit ATM activation not through the DNA damage and MRN mediated pathway,but directly by ATM dimer formation via Cys-2991 oxidation and intermolecular disulfide bridge formation(Fig.8).
The fact that ATM deficient cells accumulate ROS and are sensitive to oxidative damage [142] suggests that ATM is crucial to a cellular oxidative stress defense program. What downstream signaling events are regulated by activated ATM in response to ROS? One clue to address this question has recently been presented[145] in which cytoplasmic ATM autophosphorylated at Ser-1981 in response to oxidative stress activates a liver kinase B1(LKB1)- AMP activated protein kinase (AMPK) cascade(Fig.8).Autophosphorylated cytoplasmic ATM activates LKB1 via phosphorylation of Thr-366,which activates AMPK through Thr-172 phosphorylation. Activated AMPK in turn activates the tuberous sclerosis complex2(TSC2) tumor suppressor protein via phosphorylation at Thr-1271 and Ser-1387, leading to inhibition of mammalian target of rapamycin complex 1(mTORC1),there by suppressing protein synthesis and inducing autophagy under oxidative stress (Fig.8) [145].The activation of autophagy through this pathway may be a cellular defense mechanism in response to ROS.

Kết quả (Việt) 2:

Mất điều hòa-telangiectasia biến đổi (ATM) và mất điều hòa-telangiectasia và Rad3 liên quan (ATR) là protein kinase serine / threonine PI3K giống như kích hoạt trong điều kiện căng thẳng genotoxic và phosphorylate protein khác nhau có liên quan đến sự tăng sinh tế bào, tế bào chết và sự sống còn, và DNA sửa chữa [ 140.141] .These hai protein truyền tín hiệu ban đầu được cho là được kích hoạt bằng một loại tổn thương DNA do đó phục vụ trong đường dẫn tín hiệu song song, tuy nhiên, nhiều bằng chứng cho thấy rằng các máy ATM và ATR-con đường giao tiếp và hợp tác inresponse thiệt hại DNA [141] .ATM, ưu tiên kích hoạt bằng DNA phá vỡ sợi đôi, đã được chứng minh để phục vụ một sasensor của stress oxy hóa trong đó các tế bào fi cient ATM-de là nhạy cảm hơn với các tác nhân stress gây oxy hóa cũng như các tác nhân gây tổn hại DNA [142]. Tuy nhiên, nó gần đây đã chứng minh rằng các cơ chế phân tử của sự kích hoạt của ATM bằng DNA damageand stress oxy hóa là different.Upon đôi trand DNA nghỉ cảm ứng bởi các tác nhân như bleomycin, các tế bào tuyển Mre11Rad50-Nbs1 (MRN) phức tạp đến các trang web bị hư hỏng cùng với ATM, mà inturn gây ô tô phosphoryl ATMatSer-1981 và kích hoạt máy ATM hoạt động protein kinase dẫn đến phosphoryl hóa protein hiệu hạ lưu như kiểm tra điểm kinase 2 (Chk2) tại Thr-68 và p53 tại Ser-15 (Fig.8). phosphoryl ATM tại Ser-1981 và kinase hoạt động của nó được điều chỉnh thuận nghịch bởi protein phosphatase 2A (PP2A) [143] .Cells tiếp xúc với H2O2 cũng tính năng ATM hoạt động thông qua sự phosphoryl hóa Ser-1981 [144-146], mặc dù Guoetal.showed rằng H2O2 kích hoạt máy ATM tại một MRN / Ser-1981 autophosphorylation- cách độc lập (Fig.8) dựa trên kết quả của họ là 1) Máy ATM đã được kích hoạt bằng H2O2 tương đương ở cả hai loại hoang dã và các tế bào Mre11 đột biến, và 2) H2O2 kích hoạt cả hai loại hoang dã và Ser -1981 để alaninemutant puri fi ed dime ATM trong ống nghiệm [144]. Dime Noncovalently liên quan (không hoạt động) ATM được biết là được tách ra thành monome hoạt động để đáp ứng với thiệt hại DNA, tuy nhiên, Guoetal.showed rằng puri fi ed protein ATM ủ với H2O2 trong ống nghiệm migrateds thấp hơn trong SDSPAGE do sự hình thành của các chất nhị trùng kết cộng hóa trị mà là nhạy cảm cho các đại lý giảm, và do thực tế là N-acetyl-cystein (NAC) chặn ATM kích hoạt gây ra bởi H2O2 trong ống nghiệm [144], những kết quả này gợi ý rằng H2O2 kích hoạt ATM thông qua hình thành dimer ATM hoạt động thông qua disul giữa các phân fi de trái phiếu (s). Hơn nữa đặc tính chứng minh rằng Cys-2991, nằm ​​gần các miền kinase ATM của con người, chủ yếu là tham gia vào sự hình thành disul fi de trái phiếu và kích hoạt oxy hóa
của ATM (Fig.8) [144] Nó là đáng chú ý rằng một đột biến C2991A ATM đã được kích hoạt đầy đủ bởi phức MRN-DNA nhưng không phải bằng H2O2 trong ống nghiệm [144]. Như vậy H2O2, và có thể khác ROS, gợi ATM kích hoạt không phải thông qua các thiệt hại DNA và MRN con đường trung gian, nhưng trực tiếp bằng hình dimer ATM qua Cys-2991 quá trình oxy hóa và disul giữa các phân tử hình thành fi de cầu (Fig.8).
Thực tế là ATM de fi cient tế bào tích lũy ROS và rất nhạy cảm với tổn thương oxy hóa [142] cho thấy rằng ATM là rất quan trọng cho một chương trình quốc phòng stress oxy hóa tế bào. Những sự kiện báo hiệu hạ lưu được quy định bằng ATM kích hoạt để đáp ứng với ROS? Một đầu mối để giải quyết câu hỏi này gần đây đã được giới [145] trong đó tế bào chất ATM autophosphorylated tại Ser-1981 để đáp ứng với stress oxy hóa kích hoạt một B1 kinase gan (LKB1) - AMP kích hoạt protein kinase (AMPK) thác (Fig.8). Autophosphorylated ATM tế bào chất kích hoạt LKB1 qua phosphoryl Thr-366, mà kích hoạt AMPK qua Thr-172 phosphoryl hóa. Kích hoạt AMPK lần lượt kích hoạt các complex2 xơ cứng củ (TSC2) protein ức chế khối u qua phosphoryl hóa ở Thr-1271 và Ser-1387, dẫn đến ức chế đích động vật có vú của rapamycin phức tạp 1 (mTORC1), có bằng cách ức chế tổng hợp protein và gây autophagy dưới oxy hóa căng thẳng (Fig.8) [145] .Công kích hoạt autophagy qua con đường này có thể là một cơ chế bảo vệ tế bào phản ứng với ROS.