Visualizing functional dynamicity in the DNA-dependent protein kinase holoenzyme DNA-PK complex by integrating SAXS with cryo-EM
Notice bibliographique
Résumé
Assembly of KU and DNA-dependent protein kinase catalytic subunit (DNA-PKcs) at DNA double strand breaks (DSBs) forms DNA-PK holoenzyme as a critical initiating step for non-homologous end joining (NHEJ) repair of DSBs produced by radiation and chemotherapies. Advanced cryo-electron microscopy (cryo-EM) imaging together with breakthrough macromolecular X-ray crystal (MX) structures of KU and DNA-PKcs recently enabled visualization of the ∼600 kDa DNA-PK assembly at near atomic resolution. These important static structures provide the foundation for definition and interpretation of functional movements crucial to mechanistic understanding that can be tested through solution state structure analysis. We herein therefore leverage Cryo-EM and MX structures for the interpretation of synchrotron small-angle X-ray scattering (SAXS) data on DNA-PK conformations in solution to inform the structural mechanism for NHEJ initiation. SAXS, which measures thermodynamic solution-state conformational states and assemblies outside of cryo- and solid-state conditions, unveils the inherent flexibility of KU, DNA-PKcs and DNA-PK. The combined structural measurements reveal mobility of KU80 C-terminal region (KU80CTR), motion/plasticity of HEAT (DNA-PKcs Huntingtin, Elongation Factor 3, PP2 A, and TOR1) regions, allosteric switching upon DNA-PKcs autophosphorylation, and dimeric arrangements of DNA-PK assembly. Importantly, the results uncover displacement of the N-terminal HEAT domain during autophosphorylation as suitable for a regulated release mechanism of DNA-PKcs from DNA-PK to control unproductive access to toxic and mutagenic DNA repair intermediates. These integrated analyses show that the marriage of SAXS with cryo-EM leverages the strengths of both techniques to enable assessment of functional conformations and flexibility defining atomic-resolution molecular mechanisms for DSB repair.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».