RAD51

**RAD51** je eukariotski gen.  Enzim kodiran ovim genom član je porodice proteina RAD51 koji pomaže u popravljanju dvolančanog prekida DNK. Članovi porodice RAD51 su homologni  bakterijskom l RecA, a kod Archaea l RadA i Rad51 *Saccharomyces cerevisiae*.  Protein je visoko konzerviran u većini eukariota, od kvasca do ljudi.

## Aminokiselinska sekvenca
Dužina polipeptidnog lanca je  339  aminokiselina, a molekulska težina   36.966 Da.

1020304050
MAMQMQLEANADTSVEEESFGPQPISRLEQCGINANDVKKLEEAGFHTVE
AVAYAPKKELINIKGISEAKADKILAEAAKLVPMGFTTATEFHQRRSEII
QITTGSKELDKLLQGGIETGSITEMFGEFRTGKTQICHTLAVTCQLPIDR
GGGEGKAMYIDTEGTFRPERLLAVAERYGLSGSDVLDNVAYARAFNTDHQ
TQLLYQASAMMVESRYALLIVDSATALYRTDYSGRGELSARQMHLARFLR
MLLRLADEFGVAVVITNQVVAQVDGAAMFAADPKKPIGGNIIAHASTTRL
YLRKGRGETRICKIYDSPCLPEAEAMFAINADGVGDAKD

:Simboli

**C**:  Cistein 
**D**: Asparaginska kiselina 
**E**: Glutaminska kiselina 
**F**:  Fenilalanin 
**G**:  Glicin 
**H**:  Histidin 
**I**:  Izoleucin 
**K**: Lizin 
**L**: Leucin 
**M**:  Metionin 
**N**:  Asparagin 
**P**:  Prolin 
**Q**:  Glutamin 
**R**:  Arginin 
**S**:  Serin 
**T**:  Treonin 
**V**:  Valin 
**W**:  Triptofan 
**Y**:  Tirozin

## Varijante 
Prijavljene su dvije alternativno prerađene varijante transkripta ovog gena, koje kodiraju različite proteine. Postoje varijante transkripta koji koriste alternativne poliA signale.

## Porodica
U sisara je identifikovano sedam gena sličnih recA: Rad51, Rad51L1/B, Rad51L2/C, Rad51L3/D, XRCC2, XRCC3 i DMC1/Lim15. Svi ovi proteini, osim DMC1 specifičnog za mejozu, neophodni su za razvoj sisara. Rad51 je član RecA-like NTPases. 

## Funkcija 
Kod ljudi, RAD51 je 339-aminokiselinski protein koji ima glavnu ulogu u homolognoj rekombinaciji DNK tokom popravljanja dvostrukog lanca. U ovom se procesu odvija razmjena DNK lanca ovisna o ATP-u u kojoj matrica lanca napada invadirane nizove homolognih molekula DNK. RAD51 je uključen u potragu za homologijom i fazama uparivanja niti.

Za razliku od ostalih proteina koji su uključeni u metabolizam DNK, porodica RecA/Rad51 stvara spiralni nukleoproteinski filament na DNK-u.

Ovaj protein može stupiti u interakciju s ssDNK-vezujućim proteinom RPA, BRCA2, PALB2 i RAD52.

Strukturna osnova za stvaranje filamenta Rad51 i njegov funkcionalni mehanizam i dalje su slabo razumljivi. Međutim, nedavna istraživanja koja su koristila fluorescentno označenu Rad51, ukazala  su da se fragmenti Rad51 izdužuju višestrukim nukleacijskim događajima praćenim rastom, a ukupni fragment završava kada dostigne oko 2 μm dužine. Međutim, razdvajanje Rad51 od dsDNA je sporo i nepotpuno, što sugerira da postoji zaseban mehanizam koji to postiže.

## Ekspresija  *RAD51* u kanceru 
U eukariotima, protein RAD51 ima središnju ulogu u homolognom rekombinacijskom popravku. RAD51 katalizira prijenos lanaca između oštećene sekvence i njenog neoštećenog homologa kako bi omogućio ponovnu sintezu oštećenog područja (vidi homologni rekombinacijski modeli).

Brojne studije pokazuju da je * RAD51 * prekomjerno eksprimiran kod različitih karcinoma (vidi Tabelu 1). U mnogim od ovih studija, povišena ekspresija *RAD51* korelira sa smanjenim preživljavanjem pacijenta. Postoje i izvještaji o nedovoljnoj ekspresiji *RAD51* kod karcinoma (vidi Tabelu 1).

Tamo gdje je zabilježena ekspresija *RAD51*,  zajedno s ekspresijom *BRCA1*, pronađena je inverzna korelacija.  Ovo je protumačeno kao selekcija za povećanu ekspresiju *RAD51* i time povećanu homolognu rekombinacijsku popravku (HRR) (pomoću HRR RAD52-RAD51 rezervnog puta) da nadoknadi dodano oštećenje DNK preostalo kada je nedostajao *BRCA1*.

Mnogi karcinomi imaju epigenetičke nedostatke u različitim genima za obnavljanje DNK, što vjerovatno uzrokuje povećanu pojavu nepopravljene oštećenja DNA. Prekomjerna ekspresija *RAD51* viđena kod mnogih karcinoma može odražavati kompenzacijsku prekomjernu ekspresiju *RAD51* (kao kod nedostatka * BRCA1*) i povećani HRR, da bi se barem djelimično riješio takvog viška oštećenja DNK.

Nedovoljno eksprimiranje *RAD51* samo bi po sebi povećalo oštećenja bez popravljanja DNK. Greške replikacije nakon ovih oštećenja (vidi Sintska translezija), dovele bi do povećanih mutacija i raka.

## U popravku dvostrukog prekida 
U popravaku dvostrukog prekida (DSB) homologna rekombinacija započinje resekcijom 5' do 3' lanaca. Kod ljudi, nukleaza DNA2 presijeca 5'-do-3' lanac na DSB da bi stvorila 3' jednolančana presavijena nit DNK

Određeni broj paraloga (vidi sliku) RAD51 ključni su za regrutovanje ili stabilizaciju proteina RAD51 na mjestima oštećenja DNk kod kičmenjaka.

i u homolognim proteinima povezanim sa rekombinacijom konzerviraju se putem tri glavne grupe života: arheje, bakterije i eukarioti.]]

U kičmenjacima i biljkama, pet Homologija sekvence paraloga RAD51 eksprimirano je u somatskim ćelijama, uključujući RAD51B (RAD51L1), RAD51C (RAD51L2), RAD51D (RAD51L3), XRCC2 i XRCC3. Svaki od njih dijeli oko 25% identiteta aminokiselinskih sekvenci sa RAD51 i međusobno.

Izvan biljaka i kičmenjaka postoji mnogo šira raznolikost proteina para51, rekombinaza para51. U pupajućem kvascu, *Saccharomyces cerevisiae* prisutni su paralozi Rad55 i Rad57, koji čine kompleks koji asocira na kvaščev Rad51 na ssDNK Rekombinazni paralog rfs-1 nalazi se u obloj glisti  *Caenorhabditis elegans* (modelni organizam), gdje nije bitna za homolognu rekombinaciju. Među arheja parabole za rekombinazu RadB i RadC nalaze se u mnogim organizmima koji pripadaju Euryarchaeota, dok se čini da je veća raznolikost srodnih paraloga za rekombinazu pronađena u Crenarchaea uključujući Ral1, Ral2, Ral3, RadC, RadC1, i RadC2.

Paralozi RAD51 doprinose efikasnom popravljanju dvostruko lanca DNK homologna rekombinacija, a iscrpljivanje bilo kojeg paraloga često rezultira značajnim smanjenjem učestalosti homologne rekombinacije.

Paralozi tvore dva identificirana kompleksa: BCDX2 (RAD51B-RAD51C-RAD51D-XRCC2) i CX3 (RAD51C-XRCC3). Ova dva kompleksa djeluju u dvije različite faze homologne rekombinacije popravljanja DNK. Kompleks BCDX2 odgovoran je za regrutovanje ili stabilizaciju RAD51 na mjestima oštećenja.

U miševa i ljudi, kompleks BRCA2 prvenstveno posreduje u urednom sastavljanju RAD51 na ssDNK, obliku koji je aktivan za homologno uparivanje i invaziju lanaca. BRCA2 also redirects RAD51 from dsDNA and prevents dissociation from ssDNA. mada sa nižom efikasnošću od BRCA2.

Daljnji koraci detaljno su opisani u članku Homologna rekombinacija.

## Mejoza 
Rad51 ima ključnu funkciju u mejotskoj profazi kod miševa i njegov gubitak dovodi do iscrpljenja kasne profaze I spermatocita.

Tokom mejoze, dvije rekombinaze, Rad51 i Dmc1, međusobno djeluju s jednolančanom DNK formirajući specijalizirane filamente koji su prilagođeni za olakšavanje rekombinacija između homolognih hromozoma . I Rad51 i Dmc1 imaju suštinsku sposobnost samoagregacije. Prisustvo Dmc1 stabilizira susjedne niti Rad51 sugerirajući da unakrsni odgovor između ove dvije rekombinaze može uticati na njihova biohemijska svojstva.

## Hemoterapija i starenje 
U starijih i hemoterapijom tretiranih žena, oociti i folikule iscrpljeni su apoptozom (programirana ćelijska smrt) što dovodi do otkazivanja jajnika. Apoptoza oocita izazvana oštećenjem DNK zavisi od efikasnosti mehanizma  popravka DNK, koji opada s godinama. Preživljavanje jajnih ćelija nakon hemoterapije ili starenja može se poboljšati povećanom ekspresijom Rad51.  Otpornost oocita na apoptozu, inducirana Rad51 vjerojatno je posljedica središnje uloge Rad51 u homolognoj rekombinaciji i saniranju oštećenja DNK.

## MikroRNK kontrola ekspresije *RAD51* 
U sisara, mikroRNK (miRNK) regulišu oko 60% transkripcijske aktivnosti gena koji kodiraju proteine.  Neke miRNK također prolaze kroz utišavanje povezano sa metilacijom u ćelijama karcinoma.  Ako se represivna miRNK utiša hipermetilacijom ili delecijom, tada gen koji cilja postaje prekomjerno eksprimiran.

Identificirano je najmanje osam miRNK koje potiskuju ekspresiju * RAD51 *, a čini se da je pet od njih važno za rak. Naprimjer, kod trostrukog negativnog karcinoma dojke (TNBC), dolazi do prekomjerne ekspresije miR-155, zajedno sa represijom prema "RAD51".  Dalji testovi su direktno pokazali da transfekcija ćelija raka dojke vektorom koji prekomjerno eksprimira miR-155 potiskuje *RAD51*, uzrokujući smanjenu homolognu rekombinaciju i povećanu osetljivost na ionizirajuće zračenje. miR-506, i miR-34a) su  **podeksprimirani** u kancerima, što bi moglo dovesti do indukcije *RAD51*.

Podekspresija  miR-148b* i miR-193b* inducira uočenu ekspresiju *RAD51*.

Metilacija promotora miR-34a, rezultira podekspresijom miR-34a, uočenom u 79% karcinoma prostate i 63% primarnih melanoma.  >  Niže izraženi nivoi miR-34a također se javljaju u 63% karcinoma pluća nemalih ćelija i 36%  rakova debelog crijava.  miR-34a je također općenito podeksprimiran u primarnim tumorima neuroblastoma.

Tabela 2 sažima ovih pet mikroRNK, njihovu prekomjernu ili premalu ekspresiju i karcinome kod kojih je zabilježeno da se javlja njihova promijenjena ekspresija.

Podaci sažeti u Tabeli 2 sugeriraju da se podekspresija mikroRNK (uzrokujući indukciju *RAD51*) često javlja kod karcinoma. Čini se da je nadekspresija mikroRNK koja uzrokuje potiskivanje * RAD51* rjeđa. Podaci u Tabeli 1 (gore) ukazuju da je općenito prekomjerna ekspresija *RAD51* češća kod karcinoma nego podekspresija.

Identificirane su  i tri druge mikroRNK, prema različitim kriterijima, kao vjerovatne da potiskuju RAD51 (miR-96, miR-203, and miR-103/107).  Zatim su ove mikroRNK testirane nadekspresijom u ćelijama *in vitro* i utvrđeno je da zaista potiskuju * RAD51 *. Ova represija uglavnom je bila povezana sa smanjenim HR i povećanom osetljivošću ćelija na agense koji oštećuju DNK.

## Patologija 
Utvrđeno je i da ovaj protein komunicira sa PALB2 

Nekoliko izmjena gena Rad51 povezano je s povećanim rizikom od razvoja karcinoma dojke. Proteini osjetljivosti na rak dojke BRCA2 i PALB2 kontroliraju funkciju Rad51 na putu za popravka DNK homolognom rekombinacijom.
Pored podataka navedenih u Tabeli 1, identificirani su povećani nivoi ekspresije RAD51 u metastatskom karcinomu mliječnih žlijezda pasa, što ukazuje da genomska nestabilnost ima važnu ulogu u karcinogenezi ovog tipa tumora.

## Fanconijeva anemija
Fanconijeva anemija (FA) je nasljedni poremećaj koji karakterizira ćelijska preosjetljivost na agense za umrežavanje DNK. Izvješteno je da dominantna negativnia mutacija u genu Rad51 dovodi do FA fenotipa sa karakteristikama mentalna retardacija|mentalne retardacije. Ovaj izvještaj uključuje dokaze da Rad 51 posredovana homologna rekombinacija popravka vjerovatno ima važnu ulogu u neurorazviću.

## Interakcije 
Pokazano je da RAD51 ima interakcije sa:

* Abl gen, 
* BARD1, 
* BRCA2, 
* BRCC3, 
* SBP,
* DMC1, 
* RAD54, 
* P53 
* RAD52,  i
* UBE2I. 

## Reference 
## Vanjski linkovi 
* 

Kategorija:Popravak DNK
Kategorija:Geni na hromosomu 15
Kategorija:Ljudski proteini
Kategorija:Proteomika