Rad51-Rad52 mediated maintenance of centromeric chromatin in candida albicans

Abstract

La ubicación específica de un centrómero en la mayoría de los eucariotas no depende únicamente de la secuencia de ADN. Sin embargo, los determinantes no genéticos de identidad de un centrómero no están claramente definidos. Aunque varios mecanismos, de forma individual o en conjunto, pueden especificar centrómeros epigenéticos, la mayoría de los estudios en este área se centran en un factor universal, un centromerospecific histona H3 variante CENP-A, a menudo considerado como el determinante de la identidad epigenética del centrómero. A pesar de la sincronización variable de su carga en centrómeros través de las especies, una replicación junto a una deposición en fase temprana S de CENP-A se encuentra en la mayoría de los centrómeros de levadura. Centrómeros son las regiones más tempranas de replicación cromosómica en una levadura en ciernes patógeno Candida albicans. Al aplicar un ensayo de electroforesis en gel de agarosa de dos dimensiones se identifican los orígenes de replicación (ORI7-LI y ORI7-RI) proxima a un centrómero temprano replicante (CEN7) en C. albicans. Se demuestra que las horquillas de replicación se estancan en CEN7 de una manera dependiente del cinetocoro y el estancamiento tenedor se reduce en ausencia de la recombinación homóloga (HR) proteínas Rad51 y Rad52. La supresión de ORI7-RI provoca una reducción significativa en la señal de tenedor estancado y una mayor tasa de pérdida del cromosoma alterado 7. Las proteínas de recursos humanos, Rad51 y Rad52, han demostrado que desempeñan un papel en el reinicio del tenedor. La microscopía confocal muestra cinetocoros declustered en rad51 y rad52 mutantes, que son evidencia de la disrupción cinetocoro. Los niveles de CENP-ACaCse4 en centrómeros, como se determina por los experimentos de inmunoprecipitación de la cromatina (ChIP), se reducen en ausencia de Rad51 / Rad52 que resulta en la interrupción de la estructura cinetocoro. Además, el análisis de transferencia Western revela que las moléculas de CENP-A deslocalizados en mutantes de recursos humanos se degradan de un modo similar como en otros mutantes kinetochore descritos antes. Finalmente, los ensayos de co-inmunoprecipitación indican que Rad51 y Rad52 interactuan físicamente con CENPA CaCse4 in vivo. Por lo tanto, las proteínas Rad51 y Rad52 de recursos epigenéticos humanos mantienen el funcionamiento del centrómero mediante la regulación de los niveles de CENPA CaCse4 en los sitios de parada programados en los principios centrómeros a replicar.

Specification of the centromere location in most eukaryotes is not solely dependent on the DNA sequence. However, the non-genetic determinants of centromere identity are not clearly defined. While multiple mechanisms, individually or in concert, may specify centromeres epigenetically, most studies in this area are focused on a universal factor, a centromerespecific histone H3 variant CENP-A, often considered as the epigenetic determinant of centromere identity. In spite of variable timing of its loading at centromeres across species, a replication coupled early S phase deposition of CENP-A is found in most yeast centromeres. Centromeres are the earliest replicating chromosomal regions in a pathogenic budding yeast Candida albicans. Using a 2-dimensional agarose gel electrophoresis assay, we identify replication origins (ORI7-LI and ORI7-RI) proximal to an early replicating centromere (CEN7) in C. albicans. We show that the replication forks stall at CEN7 in a kinetochore dependent manner and fork stalling is reduced in the absence of the homologous recombination (HR) proteins Rad51 and Rad52. Deletion of ORI7-RI causes a significant reduction in the stalled fork signal and an increased loss rate of the altered chromosome 7. The HR proteins, Rad51 and Rad52, have been shown to play a role in fork restart. Confocal microscopy shows declustered kinetochores in rad51 and rad52 mutants, which are evidence of kinetochore disintegrity. CENP-ACaCse4 levels at centromeres, as determined by chromatin immunoprecipitation (ChIP) experiments, are reduced in absence of Rad51/Rad52 resulting in disruption of the kinetochore structure. Moreover, western blot analysis reveals that delocalized CENP-A molecules in HR mutants degrade in a similar fashion as in other kinetochore mutants described before. Finally, co-immunoprecipitation assays indicate that Rad51 and Rad52 physically interact with CENPA CaCse4 in vivo. Thus, the HR proteins Rad51 and Rad52 epigenetically maintain centromere functioning by regulating CENPA CaCse4 levels at the programmed stall sites of early replicating centromeres