手機(jī)版|
二維碼|
DNA總是受到內(nèi)源或外源環(huán)境中多種損傷因子的攻擊，例如DNA復(fù)制錯(cuò)誤、細(xì)胞代謝產(chǎn)物、電離輻射、紫外線照射和化療試劑等，這些因素都會(huì)引起DNA損傷的產(chǎn)生。如果不能夠及時(shí)有效修復(fù)DNA損傷，將導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定性，進(jìn)而誘發(fā)多種人類疾病，如腫瘤、神經(jīng)退行和出生缺陷。為維持基因組穩(wěn)定性，生物體進(jìn)化出一套保護(hù)機(jī)制來(lái)監(jiān)控DNA損傷并及時(shí)修復(fù)，這一機(jī)制即為DNA損傷應(yīng)答。
中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所郭彩霞研究組與中科院動(dòng)物研究所唐鐵山研究組合作，通過(guò)質(zhì)譜技術(shù)發(fā)現(xiàn)跨損傷合成DNA聚合酶Polη第457位蘇氨酸能發(fā)生一種新的蛋白質(zhì)翻譯后修飾：氧連糖基化修飾（O-GlcNAcylation）。已知在紫外線輻射或順鉑等化療試劑暴露條件下，跨損傷合成DNA聚合酶Polη被招募到復(fù)制叉處替換高保真性DNA復(fù)制酶，在相應(yīng)的損傷DNA模板對(duì)側(cè)整合正確的核苷酸，從而促進(jìn)復(fù)制叉的繼續(xù)前行。但與高保真的DNA復(fù)制酶相比，Polη復(fù)制未損傷DNA模板的錯(cuò)誤率顯著升高（10-2~10-3），極易導(dǎo)致遺傳信息不能夠正確地從親代細(xì)胞傳遞到子代細(xì)胞中，因此它到復(fù)制叉的招募和移除必須受到嚴(yán)格調(diào)控，然而關(guān)于Polη在TLS完成后如何從復(fù)制叉解離尚不清楚。研究發(fā)現(xiàn)，干擾Polη的氧連糖基化修飾雖不影響其被招募到受阻復(fù)制叉處及其在損傷DNA模板對(duì)側(cè)整合核苷酸的能力，但顯著削弱Polη與CRL4CDT2 E3泛素連接酶之間的相互作用，降低第462位賴氨酸的多泛素化修飾水平，進(jìn)而抑制p97-UFD1-NPL4復(fù)合體所介導(dǎo)的Polη與復(fù)制叉分離的過(guò)程，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)突變率上升、細(xì)胞對(duì)紫外線和順鉑試劑敏感性增強(qiáng)、DNA復(fù)制叉移動(dòng)速率變緩等。該項(xiàng)研究工作揭示了Polη 氧連糖基化修飾與泛素化修飾之間的互作關(guān)系，以及DNA復(fù)制過(guò)程中多種DNA聚合酶轉(zhuǎn)換的分子機(jī)制。Polη在多種腫瘤細(xì)胞中表達(dá)顯著升高，與順鉑等化療藥物的耐藥性產(chǎn)生密切相關(guān)，也與非小細(xì)胞肺癌患者的生存期呈負(fù)相關(guān)。
該發(fā)現(xiàn)首次報(bào)道氧連糖基化修飾參與調(diào)控細(xì)胞跨損傷合成過(guò)程并維持基因組穩(wěn)定性，從DNA損傷應(yīng)答角度揭示了對(duì)營(yíng)養(yǎng)水平敏感的氧連糖基化修飾調(diào)控基因組穩(wěn)定性和腫瘤耐藥性的分子機(jī)制，為解決順鉑等化療藥物的耐藥性提供新的思路和策略，有望改善部分腫瘤患者的生存狀況。
研究工作以Polη O-GlcNAcylation governs genome integrity during translesion DNA synthesis為題，在線發(fā)表在Nature Communications上。研究工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部等的資助。
O-GlcNAc糖基化修飾調(diào)控Polη與復(fù)制叉解離的分子機(jī)制示意圖
