核糖体蛋白RPS3促进同源重组修复的分子机制研究

HR is a complex multi-step repair pathway requiring the sequential activity of several proteins and occurs primarily in the S and G2 phases. HR relies on the presence of a sister chromatid as a donor template and is initiated by nuclease-mediated extensive 5’-3’ resection of DSB ends to produce long stretches of 3’ single-stranded DNA (ssDNA) that will invade the homologous duplex DNA. Ribosomal proteins are ubiquitous RNA-bingding proteins which are important for protein translation. Whether ribosomal proteins play roles in HR is largely unexplored. In this study, we found that ribosomal protein RPS3 is recruited to DNA damge sites and promotes DNA end resection and HR. A successful completion of this study will not only provide new insights into the molecular mechanism of HR repair and the extraribosomal functions of ribosomal proteins, but also offer potential new therapeutic target for cancers with inactivated HR repair.

同源重组修复(Homologous recombination, HR)以姐妹染色单体为模板精确修复双链断裂的DNA，对维持基因组稳定性和抑制肿瘤的发生至关重要。核糖体蛋白(ribosomal proteins, RPs)是核糖体内广泛存在的RNA结合蛋白，在核糖体的生物学功能中发挥重要作用。越来越多的研究表明，核糖体蛋白在核糖体外也具有多种功能。我们的前期实验发现核糖体小亚基蛋白RPS3通过促进DNA末端剪切特异地参与HR修复过程。本项目旨在深入研究RPS3在HR修复中的功能和作用机制，扩展我们对HR修复以及核糖体蛋白的核糖体外功能的认识，从而对相关疾病的诊治提供理论基础和新的分子靶标。

DNA双链断裂损伤（DNA double-strand breaks，DSBs）是最严重的损伤类型之一，如果不能被及时、准确地修复，将导致基因组不稳定以及肿瘤的发生。DSBs主要通过非同源末端连接（non-homologous end-joining，NHEJ）和同源重组修复(Homologous recombination, HR)途径完成修复。NHEJ直接把断裂的DSB末端连接起来，HR则以姐妹染色单体上的同源序列为模板精确地修复DSBs，对维持基因组稳定性和抑制肿瘤的发生至关重要。本项目运用生物化学和分子生物学等手段首次发现核糖体小亚基蛋白RPS3特异地参与DNA损伤修复。我们的进一步研究发现RPS3促进HR修复的早期事情—DNA末端剪切过程。RPS3与DNA末端剪切过程中的重要蛋白MRN复合物（MRE11-RAD50-NBS1）以及CtIP相互作用，并参与维持CtIP的蛋白水平。敲减RPS3并不影响CtIP的mRNA水平，但是影响CtIP mRNA的翻译过程。此外，RPS3通过与CtIP相互作用，维持损伤位点附近的CtIP的蛋白稳定性。我们的研究结果明确核糖体小亚基蛋白RPS3通过促进DNA末端剪切特异地参与HR修复过程，维持基因组稳定性。这些研究工作不仅进一步扩展我们对HR修复以及核糖体蛋白在核糖体外功能的认识，还将有助于开发新型药物靶标。