FAN1在DNA交聯損傷修復通路中的分子機制的研究
時間:2020-08-14 18:59來源:黃俊實驗室 作者:黃俊 點擊: 次
DNA交聯損傷修復(DNA Cross-Link Lesion repair)屬于一種較為常見的DNA修復方式,它主要是用來修復由DNA雙螺旋內部發生交聯而引起的嚴重的DNA損傷,其修復過程十分復雜,主要通過范可尼貧血癥(Fanconi Anemia,FA)信號通路來實現。范可尼貧血癥是一種表現為基因組不穩定性的遺傳性綜合征, 屬于一種較罕見的常染色體隱性遺傳性血液系統疾病,這類病人通常在年幼時發病,除了有典型性再障表現外,還常伴有多發性的先天畸形。范可尼貧血癥的一個重要特點就是范可尼貧病人細胞系對DNA 交聯劑如絲裂霉素C(Mitomycin C,MMC)等高度敏感。目前已發現有十五個基因的突變能夠導致范可尼貧血癥的發生。這十五個基因所編碼的蛋白組成了FA信號通路。近年來的研究進展顯示范可尼貧血癥其內在的發病原因就是由于FA信號通路的失活,導致不能有效修復DNA交聯損傷而引起的DNA的復制以及轉錄的異常。在有DNA交聯損傷發生時,FA核心E3泛素連接酶復合體單泛素化并激活下游由FANCI和FANCD2組成的ID底物復合物,經過近20年的研究,我們知道FA核心E3連接酶復合體單泛素化并激活ID底物復合體是FA信號通路中的關鍵步驟,然而活化后的ID復合物是如何修復DNA交聯損傷位點的具體分子機制一直未能得到澄清。
本實驗室在2010年成功的克隆出了一個新的基因,其編碼的蛋白被我們命名為FAN1(Fanconi anemia-Associated Nuclease 1)。研究結果表明,FAN1同時具有泛素結合活性的鋅指結構域以及核酸內切酶結構域,通過與泛素分子的直接相互作用,FAN1被活化的單泛素化的ID復合體招募到DNA交聯損傷位點,然后通過其內切核酸酶的活性對DNA交聯損傷位點進行剪切,從而得到適合同源重組修復的DNA底物。這一研究成果填補了DNA交聯損傷修復通路遺留的一個重要空缺,并將為范可尼貧血癥病人的診斷和治療提供了一個新的分子靶標。
上述相關研究發表于國際頂級期刊《Science》。而幾乎與此同時,生物學頂級刊物《Cell》以及《Molecular Cell》上三篇獨立的研究論文也分別報道了這一FA信號通路中的關鍵因子FAN。與我們的《Science》研究論文一起,這些論文分別從不同的側面闡述了FAN1在FA信號通路中的重要功能及作用機制,為范可尼貧血癥病人的治療提供了一個全新的分子靶標,其重要性已經得到了相關領域研究人員的廣泛關注。《Molecular Cell》、《Genes & Development》以及《Nature Structural & Molecular Biology》等雜志先后專門發表了相關評述文章 (18-20),Science News也專門擬稿報道了這一突破性進展。該論文還入選“2010年中國百篇最具影響國際學術論文”。2011年黃俊博士還應邀就該進展在Protein & Cell上發表評述文章“The Fanconi anemia pathway and DNA interstrand cross-link repair“。