CHFR在DNA损伤应答中的功能研究

CHFR (Checkpoint with Forkhead and RING finger domains) is a tumor suppressor, however the underlining molecular mechanism is unclear now. Recently the applicant has found that both CHFR deficient mice and cells are sensitive to ionizing radiation. Moreover, after treatment with laser micro-irradiation, CHFR is quickly recruited to the DNA damage sites and disassociated from the DNA damage site within few minutes. In additon, CHFR can ubiquitinate Histone H2A and H2B in vitro. These results indicated that CHFR participates in the DNA damae response and may regulate the DNA-damage induced histone ubiquitination at the early stage after DNA damage. Here, the applicant will further investigate the molecular mechanism of CHFR participation in DNA damage response, including identification the signal which regulate the recruitment of CHFR to the DNA damage site, identification the substrate of CHFR at the DNA damage site, and the effect of CHFR on the DNA damage checkpoint and DNA damage repair. the applicant will analyze the tumor from the CHFR dificient mice, including the number, translocation and recombination of chromosomes.These results will provide the insight to understand the molecular mechanism of CHFR suppressing tumorigenesis.

CHFR是一个抑癌基因，但对于其抑制肿瘤发生的分子机制目前还不清楚。最近申请人发现CHFR缺陷型小鼠和细胞都对离子辐射敏感。经过脉冲激光微量照射后CHFR能快速的定位到DNA损伤位置，并很快从DNA损伤位置消失。而且CHFR作为一个泛素连接酶E3，能在体外泛素化组蛋白H2A和H2B。这些结果表明CHFR参与了DNA损伤应答这一重要的生理过程，并可能调控DNA损伤诱导的组蛋白泛素化。本课题将深入研究CHFR参与DNA损伤应答的分子机制，包括明确调控CHFR参与DNA损伤应答的信号通路，鉴定在DNA损伤位置CHFR的底物，以及分析CHFR对DNA损伤诱导的细胞周期检查点的激活和DNA损伤修复的影响。并分析CHFR缺陷型小鼠产生的肿瘤，包括分析其染色体的数目，易位和重组，为阐明CHFR抑制肿瘤发生的分子机制提供新思路。

CHFR在很多肿瘤中由于高度甲基化而低表达或不表达，是一个重要的抑癌基因，但对于其抑制肿瘤发生的分子机制目前还不清楚。在本研究中,我们发现经过脉冲激光微量照射后CHFR能快速的定位到DNA损伤位置，并很快从DNA损伤位置消失, 而其定位到DNA损伤位置依赖其PBZ结构域。PBZ结构域是一个与PAR结合的结构域，而且CHFR定位到DNA损伤位置能被PARP抑制剂抑制，但不受H2AX-MDC1-RNF8信号通路的影响，表明CHFR定位到DNA损伤位置依赖于PAR。CHFR定位到DNA损伤位置后，调控DNA损伤位置的蛋白泛素化；CHFR还与PARP1相互作用，对其进行泛素化，并促进PARP1在DNA损伤位置的降解。最后，CHFR参与了非同源末端连接修复（NHEJ）。这些结果表明，CHFR参与了DNA损伤的早期修复，是一个重要的DNA损伤修复基因。相关研究结果发表在Nucleic Acids Research (2013 Feb 1;41(3):1698-710)，课题负责人为并列第一作者(但忘记标注本项目项目号)。.通过亲和纯化和质谱分析，我们发现除了PARP1外，CHD1L也是CHFR的一个相互作用蛋白。与CHFR是一个抑癌基因相反的是，CHD1L是一个原癌基因，在多种肿瘤中高表达。CHFR与CHD1L相互作用，并泛素化CHD1L，从而调节CHD1L蛋白的稳定性。而这一过程依赖于PARP1对CHD1L的PAR修饰，PARP抑制剂能抑制CHFR与CHD1L的相互作用，阻滞CHD1L被CHFR泛素化和降解。此外我们还以乳腺癌为模型，分析CHFR和CHD1L在乳腺癌中表达的相关性，发现CHFR在乳腺癌中低表达，而CHD1L在乳腺癌中高表达，并且CHFR和CHD1L的表达水平呈负相关。这些研究结果为进一步研究PARP抑制剂在乳腺癌治疗中的应用提供一个新的方向。相关的研究结果正在撰写论文“CHFR regulates CHD1L stability in Breast Cancer”，计划投递到Cancer Research，课题负责人为最后通讯作者。