It has been reported that soluble interleukin (IL)-6 receptor (sIL-6R) is detected in the serum of healthy individuals and its level is increased in patients with multiple myeloma and human immunodeficiency virus infection. Although several reports have suggested that sIL-6R potentiates IL-6 action, its physiological role remains unclear. In this study, we examined the role of sIL-6R on osteoclast formation by IL-6, using a coculture of mouse osteoblasts and bone marrow cells. Neither recombinant mouse IL-6 (mIL-6) nor mouse sIL-6R (smIL-6R) induced osteoclast-like multinucleated cell (MNC) formation when they were added separately. In contrast, simultaneous treatment with mIL-6 and smIL-6R strikingly induced MNC formation. These MNCs satisfied major criteria of authentic osteoclasts, such as tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) activity, calcitonin receptors, and pit formation on dentine slices. The MNC formation induced by mIL-6 and smIL-6R was dose-dependently inhibited by adding monoclonal anti-mouse IL-6R antibody (MR16-1). It is likely that osteoblasts and osteoclast progenitors are capable of transducing a signal from a complex of IL-6 and sIL-6R through gp130, even though they may have no or a very small number of IL-6Rs. Factors such as IL-11, oncostatin M, and leukemia inhibitory factor, which are known to exert their functions through gp130 (the signal-transducing chain of IL-6R), also induced MNC formation in our coculture system. These results suggest that increased circulating or locally produced sIL-6R induces osteoclast formation in the presence of IL-6 mediated by a mechanism involving gp130. This may play an important physiological or pathological role in conditions associated with increased osteoclastic bone resorption.

Mre11 forms the core of the multifunctional Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN) complex that detects DNA double-strand breaks (DSBs), activates the ATM checkpoint kinase, and initiates homologous recombination (HR) repair of DSBs. To define the roles of Mre11 in both DNA bridging and nucleolytic processing during initiation of DSB repair, we combined small-angle X-ray scattering (SAXS) and crystal structures of Pyrococcus furiosus Mre11 dimers bound to DNA with mutational analyses of fission yeast Mre11. The Mre11 dimer adopts a four-lobed U-shaped structure that is critical for proper MRN complex assembly and for binding and aligning DNA ends. Further, mutations blocking Mre11 endonuclease activity impair cell survival after DSB induction without compromising MRN complex assembly or Mre11-dependant recruitment of Ctp1, an HR factor, to DSBs. These results show how Mre11 dimerization and nuclease activities initiate repair of DSBs and collapsed replication forks, as well as provide a molecular foundation for understanding cancer-causing Mre11 mutations in ataxia telangiectasia-like disorder (ATLD).

The Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN) complex is a primary sensor of DNA double-strand breaks (DSBs). Upon recruitment to DSBs, it plays a critical role in catalyzing 5′ → 3′ single-strand resection that is required for repair by homologous recombination (HR). Unknown mechanisms repress HR in G1 phase of the cell cycle during which nonhomologous end-joining (NHEJ) is the favored mode of DSB repair. Here we describe fission yeast Ctp1, so-named because it shares conserved domains with the mammalian tumor suppressor CtIP. Ctp1 is recruited to DSBs where it is essential for repair by HR. Ctp1 is required for efficient formation of RPA-coated single-strand DNA adjacent to DSBs, indicating that it functions with the MRN complex in 5′ → 3′ resection. Transcription of ctp1+ is periodic during the cell cycle, with the onset of its expression coinciding with the start of DNA replication. These data suggest that regulation of Ctp1 underlies cell-cycle control of HR.

The Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN) protein complex, CtIP/Ctp1/Sae2 and ATM/Tel1 kinase protect genome integrity through their functions in DNA double-strand break (DSB) repair, checkpoint signaling, and telomere maintenance. Nbs1 has a conserved C-terminal motif that binds ATM, but the full extent of ATM interactions with MRN are unknown. Here, we show that Tel1 overexpression in Schizosaccharomyces pombe restores Tel1 activity at DSBs and telomeres in the absence of Nbs1. This activity requires Mre11, indicating that Tel1 overexpression drives low affinity binding to the Mre11-Rad50 subcomplex. Mre11-Rad50 binds DSBs in nbs1Δ cells, and fusing the Tel1-binding motif of Nbs1 to Mre11 fully restores Tel1 signaling in these cells. Tel1 overexpression does not restore Tel1 signaling in cells carrying the rad50-I1192W mutation, which impairs the ability of Mre11-Rad50 to form the ATP-bound closed conformation. From these findings, we propose that Tel1 activation at DNA ends proceeds by a sequential mechanism initiated by high affinity binding to Nbs1 which recruits Tel1, followed by a low affinity interaction with Mre11-Rad50 in the closed conformation to activate Tel1.