Rad9

生物隨時隨地都面臨著內源或者外源的DNA損傷因子的攻擊。如一個正常的大鼠細胞的基因組DNA一天內可遭受約100,000次氧化損傷。為了防禦這些損傷因子引起的傷害，在長期的進化過程中，生物發展出了一套高度保守的DNA損傷修復系統來管理和修復各種DNA損傷，以維持基因組穩定性。細胞周期監控點就是其中一種重要的機制。當細胞中的DNA受到損傷時，細胞周期監控點暫時阻止或者減緩細胞周期的運行，待細胞中受損DNA得到修復后再恢復正常的細胞周期運轉。Rad9是一個進化上從酵母到人都高度保守的基因。已有的工作顯示，Rad9在G2/M和S/M監控點中發揮重要作用，並且參與DNA鹼基切除修復和同源重組修復。Rad9-MLH1間的相互作用可以被能引起DNA錯配的藥物MMS和MNU刺激增強。Rad9通過與MLH1的相互作用參與細胞的錯配修復。Rad9的甲基化誘導的S/M和G2/M細胞周期監控激活是通過Chk1磷酸化。Rad9在細胞中存在著甲基化的翻譯后修飾，此修飾對Rad9功能的發揮起著關鍵的作用。Rad9可以被PRMT5甲基化，並且甲基化位點為172，174和175位精氨酸。

基因全名：RAD9 homolog A (S. pombe)

蛋白全名：Cell cycle checkpoint control protein RAD9A

其它名稱：Cell cycle checkpoint control protein;DNA repair exonuclease rad9 homolog A;hRAD 9;hRAD9;Rad 9;RAD 9A;RAD9 homolog A;RAD9 homolog;Rad9a;RAD9A_HUMAN;

● Rad9與基因損傷修復

● 已經有研究顯示，在人的不同組織中，DNA 損傷修復基因的轉錄水平是不同的；在 DNA 受到輻射損傷后，DNA 修復基因的轉錄水平也不相同。

● 隨著輻射技術應用的日益普及，人類接觸到電離輻射的機會越來越頻繁，而電離輻射本身就是一種突變劑與致癌劑。因此，對於電離輻射的生物學效應以及損傷修復機制的研究，對有效利用輻射資源並同時保障相關人員的安全十分重要。

● Rad9、Rad1 和 Hus1 是一組存在於真核細胞、在進化上高度保守的基因，它們的同源物最早是在篩選對基因毒性敏感的相關基因中發現的。它們參與 DNA 損傷修復、細胞周期調控和細胞凋亡過程

● Rad9-Rad1-Hus1 蛋白質複合體的結構

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● Rad9、Rad1 和 Hus1 的蛋白質產物可以形成 Rad9-Rad1-Hus1 異三聚複合體（9-1-1 複合體）。人的 9-1-1 複合體晶體結構顯示，它是一個封閉的環狀結構，一個蛋白的 C-末端結構域與下一個蛋白的 N -末端結構域相互作用，形成的順序為 hRad9—hHus1—hRad1,9-1-1 複合體中的每一個分子由 18 個 β 摺疊片和 4 個 α 螺旋以及兩個結構域（N-末端和 C-末端結構域）組成，這兩個結構域由一個域內連接環相連接。9-1-1 複合體與 PCNA（Proliferating Cell Nuclear Antigen）相互間具有一定的同源性，而且它們的結構很類似都可以套在雙螺旋 DNA 上，並進行滑動，這表明 9-1-1 複合體很有可能是通過與 DNA 的直接接觸來參與細胞周期調控以及 DNA 損傷修復等細胞活動。

● Rad9-Rad1-Hus1 蛋白質複合體的功能

● 9-1-1 複合體以環的形式位於 DNA 上以應對各種不同的壓力，包括 UV 和電離輻射，複製抑制因子等，在 DNA 損傷應答途徑中，9-1-1 複合體的功能包括 DNA 損傷檢驗，DNA 修復，跨損傷修復以及凋亡。

● Rad9在細胞凋亡中的作用

● 細胞凋亡

● 細胞凋亡（apoptosis），又稱細胞程序性死亡（programmed cell death，PCD），是由基因控制的細胞自主的有序的死亡。在近幾十年的研究中發現，細胞凋亡的異常是很多疾病（如癌症、自身免疫疾病、神經退化性疾病）發生的重要原因。一些誘導細胞凋亡的基因（如 caspase，Bax 等）的失活，以及抑制細胞凋亡基因（如 Bcl-2，Bcl-xL 等）的過度表達，在惡性腫瘤發生過程中的起著重要作用。因此闡明腫瘤細胞凋亡中信號轉導機制，發現凋亡調控蛋白質，實現細胞凋亡的有效調節，可以為抗腫瘤藥物的研發提供可能的藥物靶點，最終有效的治療腫瘤等人類疑難疾病。

● 細胞凋亡進程受到多種細胞信號的調控，按凋亡信號來源細胞凋亡途徑主要分為兩類：一類是通過細胞表面跨膜蛋白受體激活 caspase-8 介導的死亡受體信號通路；另一類是線粒體釋放細胞色素 c，細胞色素 c 通過與 Apaf-1，capsase-9 前體結合形成凋亡複合物（apoptosome）激活 caspase-9 介導的線粒體信號通路。在一些 caspase-8 介導的細胞凋亡中，需要通過線粒體途徑來放大凋亡信號，因此線粒體是細胞凋亡的核心所在。Rad9與細胞凋亡

● Rad9 蛋白質是一種 checkpoint 的調控蛋白質，其通過與 Rad1 和 Hus1 形成異三聚體，稱 9-1-1 複合物，在 checkpoint 中參與 DNA 損傷應答、DNA 修復等維持細胞周期的生物進程。最近的研究發現，Rad9 蛋白質含有 Bcl-2 家族特有的 BH3 結構域，並且當細胞過表達 Rad9 時，Rad9 可通過 BH3 結構域同抗凋亡蛋白質 Bcl-2 或 Bcl-xL 結合，進而誘導細胞凋亡。因此，我們推測在細胞凋亡中 Rad9 蛋白質可能是 cyclin A-Cdk2 的磷酸化底物，cyclin A-Cdk2 通過磷酸化 Rad9 來參與線粒體凋亡通路。

● Rad9與惡性腫瘤的研究進展

● RAD9 的很多功能表明具有抑制腫瘤細胞生長的作用。基因組不穩定性是細胞發生癌變的一個標誌，有研究表明，RAD9 基因敲除的細胞發生自發性基因突變的幾率明顯增加，RAD9 基因敲除的細胞對紫外線、γ-射線和羥基脲等損傷因子的攻擊極為敏感，這表明RAD9蛋白通過維護基因組穩定的功能而具有抑癌作用。另外，DNA受到損傷的細胞往往會出現基因組不穩定，具有修復功能的蛋白可以修復DNA損傷，從而抑制癌症的發生，因此其蛋白具有DNA修復功能的基因通常被認為是抑癌基因 ，如FEN1蛋白具有鹼基切除修復的功能，FEN1被認為是一種抑癌基因，參與鹼基切除修復的OGG1糖苷酶也被認為是一種抑癌基因，其單核苷酸多態性與很多癌症密切相關。RAD9 蛋白可密切參與各種修復方式，因此，RAD9基因也可能是一種抑癌基因。

Checkpoint protein Rad9 plays an important role in nucleotide excision repair

Rad9, an evolutionarily conserved checkpoint gene with multiple functions for preserving genomic integrity, has been shown to play important roles in homologous recombination repair, base excision repair and mismatch repair. However, whether Rad9 has an impact on nucleotide excision repair remains unknown. Here we demonstrated that Rad9 was involved in nucleotide excision repair and loss of Rad9 led to defective removal of the UV-derived photoproduct 6-4PP (6,4 pyrimidine-pyrimidone) and the BPDE (anti-benzo(a)pyrene-trans-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide)-DNA adducts in mammalian cells. We also demonstrated that Rad9 could co-localize with XPC in response to local UV irradiation. However, our data showed that Rad9 was not required for the photoproducts recognition step of nucleotide excision repair. Further investigation revealed that reduction of Rad9 reduced the UV-induced transcription of the genes of the nucleotide excision repair factors DDB2, XPC, DDB1 and XPB and DDB2 protein levels in human cells. Interestingly, knockdown of one subunit of DNA damage recognition complex, hHR23B impaired Rad9-loading onto UV-damaged chromatin. Based on these results, we suggest that Rad9 plays an important role in nucleotide excision repair through mechanisms including maintaining DDB2 protein level in human cells.

文中用到的抗體：

Western blot detection of RAD9A in Hela,MCF7,3T3,COS7&Rat testis cell lysates using RAD9A antibody(1:500 diluted).Predicted band size:43KDa,Observed band size:55KDa

Immunoprecipitation analysis of Hela & 3T3 cell lysates using RAD9A antibody.

RAD9 基因首先是在裂殖酵母突變體中被發現，是一個進化上高度保守的基因，RAD9 基因屬於 DNA 損傷反應系統（DNAdamage response）中的一個重要成員。該系統負責應對各種 DNA 損傷，起到維護基因組穩定的作用。很多研究表明，RAD9 基因參與細胞周期檢測點檢測、DNA 損傷修復和細胞凋亡，在維持基因組穩定性和抑制腫瘤細胞增殖方面起到重要作用。