The novel LAP1: TRF2 complex is associated to DNA damage

Abstract

Lamin associated protein 1 (LAP1) is a type II integral membrane protein located at the inner nuclear membrane (INM). The role of LAP1 remains poorly understand, however, this protein has been associated with several cellular functions due to its interactions with lamins, phosphatase protein 1 (PP1), emerin and torsinA. Moreover, novel putative LAP1 interactors are emerging. A recent study from our group allowed the identification of several novel putative LAP1 interactors involved in telomere signaling and DNA damage responses, namely Ataxia-telangiectasia mutated (ATM), Telomeric repeat binding factor 2 (TRF2), Repressor Activator Protein 1 (RAP1), RAP1 interacting factor 1 homologue (RIF1), Mitotic arrest deficient-like1 (MAD2L1) and Mitotic arrest deficient-like1 binding protein (MAD2L1BP). Protein-protein interactions are crucial in the study of signaling pathways. In this study, TRF2 was identified as a novel LAP1 binding protein using both co-immunoprecipitations and mass spectrometry based methodologies. To determine the functional relevance of the novel complex LAP1:TRF2, HeLa cells were subjected to DNA damage using hydrogen peroxide (H2O2), namely double-stranded breaks (DSBs). In response to DSBs, the expression levels of LAP1 and TRF2 were significantly reduced. The phosphorylation of Histone 2A family member (γ-H2AX) that is considered the hallmark of DSBs was also evaluated. Upon DNA damage, LAP1 not only co-localizes with γ-H2AX in some specific points near nuclear envelope (NE) and nucleus, but also with TRF2 in the nuclear periphery. Moreover, LAP1 and TRF2 have been reported to be crucial for cell cycle progression. Therefore, we decided to pursued this issue. When the NE is reassembled, the complex is located mainly in specific regions of the NE, evidencing that TRF2 allows the attachment of chromosomes to NE membrane in somatic cells. In conclusion, our results are of paramount importance since novel functional insights regarding the novel LAP1:TRF2 complex were achieved particularly related with DNA damage response and cell cycle progression.

Proteína 1 associada com a lâmina (LAP1) é uma proteína integral da membrana do tipo II localizada na membrana nuclear interna (INM). O papel da LAP1 não é inteiramente sabido, no entanto esta proteína tem sido associada a algumas funções celulares devido às suas interações com as lâminas, proteína fosfatase 1 (PP1), emerina e torsinA. Além disso, novos putativos interactores da LAP1 estão a surgir. Um recente estudo do nosso grupo permitiu a identificação de vários novos putativos interactores da LAP1 envolvidos na sinalização dos telómeros e em respostas a danos no DNA, nomeadamente a mutação da ataxia telangiectasia (ATM), fator 2 de ligação às repetições teloméricas (TRF2), proteína 1 ativadora repressora (RAP1), fator homólogo 1 de interação com a RAP1 (RIF1), proteína 1 do checkpoint do fuso mitótico (MAD2L1) e a proteína de ligação à proteína 1 do checkpoint do fuso mitótico (MAD2L1BP). As interações proteína-proteína são cruciais no estudo das vias de sinalização. Neste estudo, a TRF2 foi identificada como uma nova proteína interatora da LAP1 utilizando tanto co-immunoprecipitação como metodologias baseadas em espectrometria de massa. Para determinar a relevância funcional do novo complexo LAP1:TRF2, células HeLa foram submetidas a danos no DNA através do peróxido de hidrogénio (H202), nomeadamente a quebras de DNA de cadeia dupla (DSBs). Em resposta a DSBs, os níveis de expressão da LAP1 e da TRF2 estavam significativamente reduzidos. A fosforilação do membro da família da histona 2A (γ-H2AX) que é considerado um biomarcador de DSBs foi também avaliada. Em resposta a danos no DNA, a LAP1 não só co-localiza com a γ-H2AX em alguns pontos específicos perto do invólucro nuclear (EN) e núcleo, mas também com TRF2 na periferia nuclear. Além disso, a LAP1 e a TRF2 têm sido reportadas como proteínas cruciais na progressão do ciclo celular. Por isso, decidimos prosseguir com esta questão. Quando o EN é remontado, o complexo está localizado principalmente em regiões especificas do EN, evidenciado que a TRF2 permite a ligação dos cromossomas à membrana do NE em células somáticas. Como conclusão, os nossos resultados são de uma importância suprema, uma vez que novas descobertas funcionais relativas ao novo complexo LAP1:TRF2 foram alcançadas, particularmente relacionadas com respostas a danos no DNA e progressão do ciclo celular.