RPA1的乙酰化修饰在UV损伤修复中的功能和分子机制研究

UV radiation induces two of the most abundant mutagenic and cytotoxic DNA lesions such as cyclobutane-pyrimidine dimers (CPDs) and 6-4 photoproducts (6-4PPs). Several mechanisms for repairing UV-induced DNA damage have been identified, including nucleotide excision repair (NER) and translesion DNA synthesis (TLS). The single-stranded DNA binding protein complex RPA, plays critical roles in both NER and TLS processes in eukaryotic cells. In this study, we found that RPA1, the largest subunit of RPA complex, is acetylated in response to UV damage and this modification is important for the successful repair of UV-induced DNA damage. A successful completion of this study will not only provide new insights into the molecular mechanisms that regulate UV-induced DNA damage repair, but also give us a deeper understanding of the molecular basis of UV damage related diseases.

紫外线诱导的DNA损伤是一种重要而普遍的DNA损伤模式，如果得不到正确及时的修复，则会导致基因组不稳定以及皮肤癌等相关疾病的发生。细胞进化出了多种不同的损伤修复方式来应对紫外线诱导的DNA损伤，主要包括核苷酸切除修复（nucleotide excision repair）及跨损伤合成修复 （translesion DNA synthesis）。在这两种修复过程中，单链DNA结合蛋白RPA均起着十分重要的作用。在我们的前期实验中，我们发现RPA蛋白复合体中大亚基RPA1在紫外损伤发生后发生乙酰化修饰，而且该修饰对修复紫外线诱导的损伤具有重要作用。本项目旨在深入研究RPA1的乙酰化修饰在修复紫外线损伤过程中的功能及其作用机制，并希望通过本项目的完成进一步阐明紫外线损伤修复的分子生物学机制，并对相关疾病的治疗提供理论基础和分子靶标。

人类细胞内的基因组在紫外线的照射下会发生DNA交联损伤，这些损伤如果不能被及时、准确地修复，将导致基因组不稳定性的发生，甚至诱发皮肤癌等重大疾病。细胞通过核苷酸切除修复(nucleotide excision repair, NER)以维持基因组稳定性。真核生物细胞内的主要单链DNA结合蛋白RPA复合体在包括核苷酸切除修复在内的细胞内DNA代谢的各个过程中均起到重要作用。 我们发现，RPA复合体中的大亚基RPA1的163位赖氨酸残基在细胞受到UV损伤后发生乙酰化修饰，该位点在在哺乳动物中高度保守。这一修饰在细胞内由GNAT家族的乙酰转移酶GAN5和PCAF协同催化，并由去乙酰化酶HDAC6进行去乙酰化调控。当UV损伤发生后，去乙酰化酶HDAC6发生从细胞核到细胞质的转移，从而使得核内RPA1的去乙酰化调控减弱，乙酰化程度显著上升。而163位赖氨酸乙酰化增强的RPA1与XPA的相互作用显著增强，从而促进了XPA在损伤位点的驻留与前剪切复合体的稳定性，最终促进了NER的有效进行。这一项研究工作在国际上首次报道了RPA1的乙酰化修饰，进一步揭示了翻译后修饰在DNA损伤修复的精细调控中的重要的功能，为系统理解DNA损伤修复这一复杂的生物学过程提供了新的分子生物学依据，并为皮肤癌等重大疾病的治疗提供了新的可能的生物学基础。