端粒延伸过程中C链合成（C-rich Fill-in）的分子机理

Recent studies found that the telomere extension in cancer cells involves two independent processes: telomerase add ～60nt of TTAGGG sequence to each telomere end during S phase of cell cycle and the synthesis of its complementary strand (C-rich Fill-in) that only occurs at late S and G2 phase. Two events are equally important for telomere length maintenance of cancer cells. However, we know extremely little about how C-rich Fill-in is carried out. Our preliminary studies suggested an incremental DNA synthesis of C-rich Fill-in that is regulated by multiple telomere binding proteins. Given the fact that large numbers of proteins involved in DNA damage repair (DDR) are positioned to telomeres at late S/G2, we proposed that DDR proteins participate in the signal transduction and DNA synthesis of C-rich Fill-in. This project will investigate the signal pathway that activates C-rich Fill-in and the mechanism underlying C-strand DNA synthesis. Furthermore, we will study how telomere binding proteins regulate C-rich Fill-in in Late S/G2.

最新的研究发现癌细胞中端粒的延伸分为两个相对独立的过程：在细胞周期的整个S期，端粒酶添加～60nt的TTAGGG序列到每一条端粒的末端；而其互补链C-rich链的合成（C-rich Fill-in）则发生在S期后期和G2期。这两个过程缺一不可，对于维持癌细胞中端粒的长度具有同等重要的意义。然而我们对于C-rich Fill-in的合成机制了解甚少。我们前期的研究表明，C-rich Fill-in中DNA的合成是不连续的，并受到多个端粒结合蛋白的调节。由于在Late S/G2大量与DNA损伤修复相关的蛋白质定位到染色体末端，我们推测：DNA损伤修复机制参与了C-rich Fill-in的信号传导和DNA合成。本课题将系统研究激活C-rich Fill-in的信号通路及其DNA合成的分子机理，并阐明端粒结合蛋白对C-rich Fill-in的调节作用。

端粒位于线性染色体末端，保护其免受降解及被识别为DNA双链断裂。85%的人类癌症细胞通过表达端粒酶维持端粒长度。端粒酶延伸端粒DNA分为两步：1）端粒酶延伸G-rich链；2）C-rich 链的补齐 （C-rich Fill-in）。本课题围绕这两个过程，进行了系列研究。 我们的研究发现：1）端粒酶基因hTERT的表达收到BRG1、SWI/SNF染色体重塑复合体的调节，BRG1通过招募HDAC2到hTERT基因的启动子区，导致组蛋白的去乙酰化，从而抑制基因转录，在此基础上我们提出了hTERT基因转录调控的阴阳模型；2）发现了端粒酶新的结合蛋白hnRNPA2*，它同端粒酶的RNA组分hTR结合，同端粒酶一起被招募到染色体末端，然后与overhang结合，释放其末端被端粒酶延伸，hnRNPA2是重要的抗癌靶标；3）发现Cajal body在端粒酶的组装、运输、招募中是非必需的，在没有Cajal body的情况下，细胞通过TPP1依赖的方式招募端粒酶，实现端粒延伸，由此我们提出了端粒酶组装、招募的新途径；4）发现CST complex参与C-rich Fill-in的过程，在敲低CST的情况下，C-rich Fill-in明显受到抑制，说明CST是C-rich Fill-in所必需的。这些结果从不同的方面阐明了端粒酶的表达、组装、招募、延伸等过程，使我们对端粒酶有全面、清晰的认识，也为以端粒酶为靶标的癌症治疗提供了重要的靶标和思路。