МОЛЕКУЛЯРНІ МЕХАНІЗМИ ВИНИКНЕННЯ ПОШКОДЖЕНЬ ДНК ТА ЇХ РЕПАРАЦІЇ В НОРМАЛЬНИХ І ЗЛОЯКІСНИХ КЛІТИНАХ

Автор(и)

  • В.М. Щербіна Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України, Київ, Україна
  • А.В. Чумак Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України, Київ, Україна
  • О.В. Кашуба Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України, Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.32471/oncology.2663-7928.t-24-3-2022-g.10701

Ключові слова:

клітинний цикл, пошкодження ДНК, репарація

Анотація

Реплікативний стрес є одним з вагомих факторів, який відіграє значну роль у процесах формування та прогресії багатьох типів злоякісних новоутворень, що неодноразово було продемонстровано експериментальним шляхом. Помилки в роботі полімерази, які виникають під час процесу реплікації; порушення процесів регуляції, координації та контролю над процесом реплікації; виникнення мутацій у генах, задіяних у цьому процесі тощо — усе це призводить у кінцевому підсумку до розбалансування та затримки реплікації, руйнування реплікативних вилок, виникнення порушень цілісності ланцюгів ДНК, у тому числі за рахунок появи дволанцюгових розривів. Як наслідок, усе вищезазначене зумовлює виникнення нових мутацій та хромосомних перебудов, що спричиняє пухлинну прогресію в цілому. У цій роботі проаналізовано та систематизовано молекулярні механізми, які координують процеси репарації пошкоджень ДНК у нормальних клітинах та за умов виникнення пухлинного росту.

Посилання

Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell 2011; 144 (5): 646–74. doi: 10.1016/j.cell.2011.02.013.

Wijewardhane N, Dressler L, Ciccarelli FD. Normal somatic mutations in cancer transformation. Cancer cell 2021; 39 (2): 125–9. doi: 10.1016/j.ccell.2020.11.002.

Knudson AG, Jr. Mutation and cancer: statistical study of re­tinoblastoma. Proc Natl Acad Sci USA 1971; 68 (4): 820–3. doi: 10.1073/pnas.68.4.820.

Chernoff J. The two-hit theory hits 50. Mol Biol Cell 2021; 32 (22): rt1. doi: 10.1091/mbc.E21-08-0407.

Bernstein C, Prasad AR, Nfonsam V, Bernstein H. DNA damage, DNA repair and cancer. In: New research directions in DNA repair. Chen C (ed). London: IntechOpen, 2013: 413–467. doi: 10.5772/53919.

Harashima H, Dissmeyer N, Schnittger A. Cell cycle control across the eukaryotic kingdom. Trends Cell Biol 2013; 23 (7): 345–56. doi: 10.1016/j.tcb.2013.03.002.

Johnson DG. Regulation of E2F-1 gene expression by p130 (Rb2) and D-type cyclin kinase activity. Oncogene 1995; 11 (9): 1685–92.

Komori T. Regulation of Rb family proteins by Cdk6/Ccnd1 in growth plates. Cell Сycle 2013; 12 (14): 2161–2. doi: 10.4161/cc.25515.

Hume S, Dianov GL, Ramadan K. A unified model for the G1/S cell cycle transition. Nucleic Acids Res 2020; 48 (22): 12483–501. doi: 10.1093/nar/gkaa1002.

Latif C, Harvey SH, O’Connell MJ. Ensuring the stability of the genome: DNA damage checkpoints. Scientific World Journal 2001; 1: 684–702. doi: 10.1100/tsw.2001.297.

Sancar A, Lindsey-Boltz LA, Unsal-Kacmaz K, et.al. Molecular mechanisms of mammalian DNA repair and the DNA damage checkpoints. Annu Rev Biochem 2004; 73: 39–85. doi: 10.1146/annurev.biochem.73.011303.073723.

Kent LN, Leone G. The broken cycle: E2F dysfunction in cancer. Nat Rev Cancer 2019; 19 (6): 326–38. doi: 10.1038/s41568-019-0143-7.

Sherr CJ, McCormick F. The RB and p53 pathways in cancer. Cancer Сell 2002; 2 (2): 103–12. doi: 10.1016/s1535-6108(02)00102-2.

Goodrich DW. The retinoblastoma tumor-suppressor gene, the exception that proves the rule. Oncogene 2006; 25 (38): 5233–43. doi: 10.1038/sj.onc.1209616.

Smith HL, Southgate H, Tweddle DA, et.al. DNA damage checkpoint kinases in cancer. Expert Rev Mol Med 2020; 22: e2. doi: 10.1017/erm.2020.3.

Stark GR, Taylor WR. Analyzing the G2/M checkpoint. Methods Mol Biol 2004; 280: 51–82. doi: 10.1385/1-59259-788-2:051.

Wang WJ, Wu SP, Liu JB, et al. MYC regulation of CHK1 and CHK2 promotes radioresistance in a stem cell-like population of nasopharyngeal carcinoma cells. Cancer Res 2013; 73 (3): 1219–31. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-12-1408.

Matheson CJ, Backos DS, Reigan P. Targeting WEE1 kinase in cancer. Trends Pharmacol Sci 2016; 37 (10): 872-81. doi: 10.1016/j.tips.2016.06.006.

Zhang J, Wang X, Vikash V, et al. ROS and ROS-mediated cellular signaling. Oxid Med Cell Longev 2016; 2016: 4350965. doi: 10.1155/2016/4350965.

Renaudin X. Reactive oxygen species and DNA damage response in cancer.. Int Rev Cell Mol Biol 2021; 364: 139–61. doi: 10.1016/bs.ircmb.2021.04.001.

Srinivas US, Tan BWQ, Vellayappan BA, et.al. ROS and the DNA damage response in cancer. Redox Biol 2019; 25: 101084. doi: 10.1016/j.redox.2018.101084.

Ohno M, Miura T, Furuichi M, et al. A genome-wide distribution of 8-oxoguanine correlates with the preferred regions for recombination and single nucleotide polymorphism in the human genome. Genome Res 2006; 16 (5): 567–75. doi: 10.1101/gr.4769606.

Chatterjee N, Walker GC. Mechanisms of DNA damage, repair, and mutagenesis. Environ Mol Mutagen 2017; 58 (5): 235–63. doi: 10.1002/em.22087.

Mehrotra S, Mittra I. Origin of genome instability and determinants of mutational landscape in cancer cells. Genes 2020; 11 (9): 1101. doi: 10.3390/genes11091101

Barnes JL, Zubair M, John K, et.al. Carcinogens and DNA damage. Biochem Soc Trans 2018; 46 (5): 1213–24. doi: 10.1042/BST20180519.

Sinha RP, Hader DP. UV-induced DNA damage and repair: a review. Photochem Photobiol Sci 2002; 1 (4): 225–36. doi: 10.1039/b201230h.

Grundy GJ, Parsons JL. Base excision repair and its implications to cancer therapy. Essays Biochem 2020; 64 (5): 831–43. doi: 10.1042/EBC20200013.

Robertson AB, Klungland A, Rognes T, et.al. DNA repair in mammalian cells: Base excision repair: the long and short of it. Cell Mol Life Sci 2009; 66 (6): 981–93. doi: 10.1007/s00018-009-8736-z.

Endutkin AV, Yudkina AV, Sidorenko VS, et.al. Transient protein-protein complexes in base excision repair. J Biomol Struct Dyn 2019; 37 (17): 4407–18. doi: 10.1080/07391102.2018.1553741.

Szczesny B, Tann AW, Longley MJ, et.al. Long patch base excision repair in mammalian mitochondrial genomes. J Biol Chem 2008; 283 (39): 26349–56. doi: 10.1074/jbc.M803491200.

Fortini P, Parlanti E, Sidorkina OM, et.al. The type of DNA glycosylase determines the base excision repair pathway in mammalian cells. J Biol Chem 1999; 274 (21): 15230–6. doi: 10.1074/jbc.274.21.15230.

Soifer VN, Matusevich LL, Goroshkina GI. Dimerization of DNA pyrimidine bases of HeLa cells in ultraviolet irradiation and removal of dimers during reparation in the dark. Radiobiologiia 1970; 10 (2): 275–8 (in Russian).

Liakos A, Lavigne MD, Fousteri M. Nucleotide excision repair: from neurodegeneration to cancer. Adv Exp Med Biol 2017; (1007): 17–39. doi: 10.1007/978-3-319-60733-7_2.

Hey T, Lipps G, Sugasawa K, et.al. The XPC-HR23B complex displays high affinity and specificity for damaged DNA in a true-equilibrium fluorescence assay. Biochemistry 2002; 41 (21): 6583–7. doi: 10.1021/bi012202t.

Apostolou Z, Chatzinikolaou G, Stratigi K, et.al. Nucleotide excision repair and transcription-associated genome instability. Bioessays 2019; 41 (4): e1800201. doi: 10.1002/bies.201800201.

Spivak G. Nucleotide excision repair in humans. DNA Repair 2015; 36: 13–8. doi: 10.1016/j.dnarep.2015.09.003.

Jachimowicz RD, Goergens J, Reinhardt HC. DNA double-strand break repair pathway choice — from basic biology to clinical exploitation. Cell Сycle 2019; 18 (13): 1423–34. doi: 10.1080/15384101.2019.1618542.

Ji P, Baumer N, Yin T, et al. DNA damage response involves modulation of Ku70 and Rb functions by cyclin A1 in leukemia cells. Int J Cancer 2007; 121 (4): 706–13. doi: 10.1002/ijc.22634.

Krug U, Yasmeen A, Beger C, et al. Cyclin A1 regulates WT1 expression in acute myeloid leukemia cells. Int J Oncol 2009; 34 (1): 129–36.

Chang H, Pannunzio NR, Adachi N, et.al. Non-homologous DNA end joining and alternative pathways to double-strand break repair. Nat Rev Mol Cell Biol 2017; 18 (8): 495–506. doi: 10.1038/nrm.2017.48.

Lieber MR. The mechanism of double-strand DNA break repair by the nonhomologous DNA end-joining pathway. Annu Rev Biochem 2010; 79: 181–211. doi: 10.1146/annurev.biochem.052308.093131.

Louzada-Neto O, Lopes BA, Brisson GD, et al. XRCC4 rs28360071 intronic variant is associated with increased risk for infant acute lymphoblastic leukemia with KMT2A rearrangements. Genet Mol Biol 2020; 43 (4): e20200160. doi: 10.1590/1678-4685-GMB-2020-0160.

Issa GC, Zarka J, Sasaki K, et al. Predictors of outcomes in adults with acute myeloid leukemia and KMT2A rearrangements. Blood Cancer J 2021; 11 (9): 162. doi: 10.1038/s41408-021-00557-6.

Ranjha L, Howard SM, Cejka P. Main steps in DNA double-strand break repair: an introduction to homologous recombination and related processes. Chromosoma 2018; 127 (2): 187–214. doi: 10.1007/s00412-017-0658-1.

Wright WD, Shah SS, Heyer WD. Homologous recombination and the repair of DNA double-strand breaks. J Biol Chem 2018; 293 (27): 10524–35. doi: 10.1074/jbc.TM118.000372.

Gaymes TJ, Mohamedali AM, Patterson M, et al. Microsatellite instability induced mutations in DNA repair genes CtIP and MRE11 confer hypersensitivity to poly (ADP-ribose) polymerase inhibitors in myeloid malignancies. Haematologica 2013; 98 (9): 1397–406. doi: 10.3324/haematol.2012.079251.

Varon R, Schoch C, Reis A, et.al. Mutation analysis of the Nijmegen breakage syndrome gene (NBS1) in nineteen patients with acute myeloid leukemia with complex karyotypes. Leuk Lymphoma 2003; 44 (11): 1931–4. doi: 10.1080/1042819031000099724.

Gaillard H, Garcia-Muse T, Aguilera A. Replication stress and cancer. Nat Rev Cancer 2015; 15 (5): 276–89. doi: 10.1038/nrc3916.

Zeman MK, Cimprich KA. Causes and consequences of replication stress. Nat Cell Biol 2014; 16 (1): 2–9. doi: 10.1038/ncb2897.

Saxena S, Zou L. Hallmarks of DNA replication stress. Mol Cell 2022; 82 (12): 2298–314. doi: 10.1016/j.molcel.2022.05.004.

Macheret M, Halazonetis TD. DNA replication stress as a hallmark of cancer. Annu Rev Pathol 2015; (10): 425–48. doi: 10.1146/annurev-pathol-012414-040424.

Curti L, Campaner S. MYC-induced replicative stress: a double-edged sword for cancer development and treatment. Int J Mol Sci 2021; 22 (12): 6168. doi: 10.3390/ijms22126168.

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-01-13

Як цитувати

Щербіна , В., Чумак , А., & Кашуба , О. (2026). МОЛЕКУЛЯРНІ МЕХАНІЗМИ ВИНИКНЕННЯ ПОШКОДЖЕНЬ ДНК ТА ЇХ РЕПАРАЦІЇ В НОРМАЛЬНИХ І ЗЛОЯКІСНИХ КЛІТИНАХ. Oncology, 24(3-4), 1–8. https://doi.org/10.32471/oncology.2663-7928.t-24-3-2022-g.10701

Номер

Розділ

Огляд