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Molecular insights into the activation of Mre11-Rad50 endonuclease activity by Sae2/CtIP
Molecular Cell ( IF 14.5 ) Pub Date : 2024-06-12 , DOI: 10.1016/j.molcel.2024.05.019 Yoann Nicolas 1 , Hélène Bret 2 , Elda Cannavo 3 , Ananya Acharya 3 , Petr Cejka 3 , Valérie Borde 1 , Raphaël Guerois 2
Molecular Cell ( IF 14.5 ) Pub Date : 2024-06-12 , DOI: 10.1016/j.molcel.2024.05.019 Yoann Nicolas 1 , Hélène Bret 2 , Elda Cannavo 3 , Ananya Acharya 3 , Petr Cejka 3 , Valérie Borde 1 , Raphaël Guerois 2
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In (), Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX)-Sae2 nuclease activity is required for the resection of DNA breaks with secondary structures or protein blocks, while in humans, the MRE11-RAD50-NBS1 (MRN) homolog with CtIP is needed to initiate DNA end resection of all breaks. Phosphorylated Sae2/CtIP stimulates the endonuclease activity of MRX/N. Structural insights into the activation of the Mre11 nuclease are available only for organisms lacking Sae2/CtIP, so little is known about how Sae2/CtIP activates the nuclease ensemble. Here, we uncover the mechanism of Mre11 activation by Sae2 using a combination of AlphaFold2 structural modeling of biochemical and genetic assays. We show that Sae2 stabilizes the Mre11 nuclease in a conformation poised to cleave substrate DNA. Several designs of compensatory mutations establish how Sae2 activates MRX and , supporting the structural model. Finally, our study uncovers how human CtIP, despite considerable sequence divergence, employs a similar mechanism to activate MRN.
中文翻译：
Sae2/CtIP 激活 Mre11-Rad50 核酸内切酶活性的分子洞察
在 () 中，Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX)-Sae2 核酸酶活性对于切除具有二级结构或蛋白块的 DNA 断裂是必需的，而在人类中，需要具有 CtIP 的 MRE11-RAD50-NBS1 (MRN) 同源物启动 DNA 末端所有断裂的切除。磷酸化 Sae2/CtIP 刺激 MRX/N 的核酸内切酶活性。对 Mre11 核酸酶激活的结构了解仅适用于缺乏 Sae2/CtIP 的生物体，因此人们对 Sae2/CtIP 如何激活核酸酶整体知之甚少。在这里，我们结合生化和遗传分析的 AlphaFold2 结构模型揭示了 Sae2 激活 Mre11 的机制。我们发现 Sae2 可以稳定 Mre11 核酸酶的构象，以便切割底物 DNA。补偿突变的几种设计确定了 Sae2 如何激活 MRX 和 ，支持结构模型。最后，我们的研究揭示了尽管存在相当大的序列差异，人类 CtIP 如何采用类似的机制来激活 MRN。
更新日期：2024-06-12
中文翻译：
Sae2/CtIP 激活 Mre11-Rad50 核酸内切酶活性的分子洞察
在 () 中，Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX)-Sae2 核酸酶活性对于切除具有二级结构或蛋白块的 DNA 断裂是必需的，而在人类中，需要具有 CtIP 的 MRE11-RAD50-NBS1 (MRN) 同源物启动 DNA 末端所有断裂的切除。磷酸化 Sae2/CtIP 刺激 MRX/N 的核酸内切酶活性。对 Mre11 核酸酶激活的结构了解仅适用于缺乏 Sae2/CtIP 的生物体，因此人们对 Sae2/CtIP 如何激活核酸酶整体知之甚少。在这里，我们结合生化和遗传分析的 AlphaFold2 结构模型揭示了 Sae2 激活 Mre11 的机制。我们发现 Sae2 可以稳定 Mre11 核酸酶的构象，以便切割底物 DNA。补偿突变的几种设计确定了 Sae2 如何激活 MRX 和 ，支持结构模型。最后，我们的研究揭示了尽管存在相当大的序列差异，人类 CtIP 如何采用类似的机制来激活 MRN。
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