X 射线修复交叉互补 5； XRCC5

X 射线修复，补充缺陷，中国仓鼠，5
Ku 抗原，80-KD 亚基；Ku80
Ku86

HGNC 批准的基因符号：XRCC5

细胞遗传学位置：2q35 基因组坐标（GRCh38）：2:216,109,348-216,206,293（来自 NCBI）

▼ 说明

人类 XRCC5 DNA 修复基因补充了放射敏感性突变体 xrs-6，该突变体源自中国仓鼠卵巢细胞，该细胞在 DNA 双链断裂修复方面存在缺陷，并且无法进行 V（D）J 重组。 XRCC5 基因编码 Ku 自身抗原的 80 kD 亚基，这是一种异二聚体，通过结合 DNA 双链断裂并促进非同源末端连接（NHEJ）途径修复的能力，有助于基因组完整性。

▼ 克隆与表达

DNA 双链断裂是破坏 DNA 分子完整性的主要损伤。这种损害是由电离辐射造成的。啮齿类动物细胞中已鉴定出许多 DNA 双链断裂修复缺陷的突变体，并将其分为不同的互补组。一组突变体中存在缺陷的修复基因被命名为 XRCC5。 Jeggo 等人使用微细胞介导的染色体转移方法（1992）通过转移人类 2 号染色体，实现了仓鼠 xrs 突变体修复缺陷的补充。这些细胞对电离辐射的敏感性及其重新连接辐射诱导的 DNA 双链断裂的能力受损，通过 2 号染色体得到了纠正。辐射敏感性的校正仅是部分的。在仅含有 2 号染色体长臂的 1 个杂交体中观察到互补。

塔乔利等人（1994）通过遗传和生化方法表明，XRCC5 是 Ku 蛋白的 80 千道尔顿亚基。 Ku 与游离双链 DNA 末端结合，是 DNA 依赖性蛋白激酶的 DNA 结合成分。因此，Ku 蛋白参与 DNA 修复和 V（D）J 重组，并且 Ku-DNA 依赖性蛋白激酶复合物可能在这些相同过程中发挥作用。有关 Ku p70 亚基的讨论，请参见 152690。

▼ 基因功能

图特贾等人（1994）从 HeLa 细胞中纯化出一种酶，他们称之为 DNA 解旋酶 II，一种 ATP 依赖性 DNA 解旋酶。他们证明它是 72 和 87 kD 多肽的异二聚体。测序表明它与 Ku 自身抗原相同。这种特定 DNA 解旋酶 II/Ku 抗原的唯一核位置、其对双链 DNA 的高度特异性亲和力、其丰度及其独特的 DNA 双链体解旋活性表明该分子在 DNA 代谢中的其他作用。

李等人（2002）构建了包含 Ku86 基因座定向破坏的人类体细胞系。 Ku86 杂合的人结肠癌细胞单倍体不足，多倍体细胞增加，细胞增殖减少，p53 水平升高，并对电离辐射轻微超敏。第二个 Ku86 等位基因的功能失活导致细胞倍增时间大大缩短。这些细胞只能进行有限次数的细胞分裂，之后它们就会发生凋亡。这些实验证明 Ku86 基因座在人类体细胞组织培养细胞中至关重要。

Mari 等人使用人类和仓鼠细胞（2006）表明DNA末端的Ku异二聚体与溶液中的Ku70/Ku80处于动态平衡，表明NHEJ复合物的形成是可逆的。 DNA 双链断裂时 XRCC4（194363）的积累取决于 Ku70/Ku80 的存在，但不依赖于 PRKDC（600899）。马里等人（2006）发现 XRCC4 直接与 Ku70 相互作用，他们假设 XRCC4 作为 Ku70/Ku80 和 LIG4 之间的灵活系绳（601837）。

Guirouilh-Barbat 等人（2007）研究了 Xrcc4 和 Ku80 缺失的 XR-1 CHO 细胞中的 NHEJ，并显示这些突变的影响存在差异。虽然由于使用双链断裂远端的微同源性，Xrcc4-null 细胞中存在显着的末端连接，但 NHEJ 的效率降低了。相比之下，Ku80的敲除几乎不影响末端连接的效率。然而，在两种突变细胞系中，末端连接的准确性都降低了。 Guirouilh-Barbat 等人（2007）得出结论，KU80/XRCC4 途径是保守的，可以以有限的诱变为代价容纳非完全互补的末端。

罗伯茨等人（2010）在体外和细胞中证明，NHEJ 对核苷酸损伤双链断裂的准确有效修复需要 5-prime-deoxyribose-5-磷酸/脱嘌呤/脱嘧啶（dRP/AP）裂解酶活性。此外，经典定义的 NHEJ 在将这一末端清洁步骤与细胞连接相结合方面具有独特的有效性，有助于将该途径与其他稳健的替代 NHEJ 途径区分开来。 NHEJ 因子 Ku 被鉴定为有效的 5-prime-dRP/AP 裂解酶。与其他裂解酶类似，Ku 通过涉及希夫碱共价中间体与脱碱基位点的机制对脱碱基位点的 DNA 3 引物进行切口。罗伯茨等人（2010）通过使用细胞提取物表明，Ku 对于有效去除双链断裂附近的 AP 位点至关重要，并且与此结果一致，在用裂解酶减弱的 Ku 补充的细胞中，此类断裂的连接特别减少突变体。虽然 Ku 之前被认为只能识别目的并招募其他处理目的的因素，但 Roberts 等人的数据（2010）也支持 Ku 在最终处理步骤中发挥意想不到的直接作用。

▼ 生化特征

晶体结构

沃克等人（2001）分别以 2.7 埃和 2.5 埃的分辨率确定了单独的人类 Ku 异二聚体和与 55 核苷酸 DNA 元件结合的人类 Ku 异二聚体的晶体结构。 Ku70 和 Ku80 具有共同的拓扑结构，并形成二元对称分子，并具有围绕双链 DNA 的预成型环。结合位点可以支撑 2 个完整的 DNA 圈，同时仅环绕中心 3-4 个碱基对。 Ku 不与 DNA 碱基接触，也很少与糖磷酸骨架接触，但它在空间上适合主要和次要凹槽轮廓，以便将 DNA 螺旋定位在穿过蛋白质环的确定路径中。沃克等人（2001）得出的结论是，这些特征经过精心设计，可以在结构上支持断裂的 DNA 末端，并在末端处理和连接过程中使 DNA 螺旋进入跨连接处的相位。

▼ 测绘

陈等人（1992）使用体细胞杂交分析和通过荧光原位杂交（FISH）分析的微细胞介导的染色体转移将 XRCC5 基因分配给 2p。他们得出的结论是，该位置可能在 2p21 到 2p12 之间。对于 XRCC5 基因的区域作图，Chen 等人（1994）在仅包含人类 2 号染色体片段的突变背景中构建了一组 X 射线杂交体和一组微细胞介导的 2 号染色体杂交体。通过使用 FISH、染色体显带和这些 X 射线杂交体的物理作图，他们将 XRCC5 基因定位于 2q35。分离分析进一步证实了这一结果，表明修复良好的杂交体的抗辐射表型与人类 2q35 染色体片段共分离。小池等人（1996）将同源基因定位到小鼠 1 号染色体和大鼠 9 号染色体。

布朗特等人（1995）为包含 XRCC5 的 2q33-q34 区域组装了 YAC 重叠群。

▼ 动物模型

迪菲利潘托尼奥等人（2000）证明缺乏 Ku80 的小鼠细胞显示染色体畸变显着增加，包括断裂、易位和非整倍性。尽管观察到染色体不稳定，Ku80 -/- 小鼠的癌症发病时间仅稍早一些。 p53（191170）的缺失与 Ku80 协同促进肿瘤发生，使得所有 Ku80 -/-/p53 -/- 小鼠在 3 个月龄前死于播散性亲 B 细胞淋巴瘤。肿瘤是由一组特定的染色体易位和涉及 IgH 和 c-Myc 的基因扩增引起的，让人想起伯基特淋巴瘤（113970）。迪菲利潘托尼奥等人（2000）得出结论，Ku80 是一种看护基因，通过抑制染色体重排的机制维持基因组的完整性。

库德尔等人（2004）创建了 Rad54（604289）/Xrcc5 双突变小鼠，并确定同源重组和非同源末端连接成分协同修复 DNA 损伤。双突变小鼠的组织和细胞显示出自发的 DNA 损伤。作者得出的结论是，即使是轻微的修复缺陷也会在其他突变的背景下产生深远的影响。