Tudor-SN蛋白调控细胞周期的分子机制研究

Cell cycle changes according to the extra-cellular environment, cyclins and cycle control related regulation of protein consisting of protein interaction networks. Tudor-SN is a multifunctional protein, our previous study indicated that decreased expression of Tudor-SN caused G1/G0 arrest, while overexpression promoted the G1/S process; and mass spectrometry analysis found that CDK1 could phosphorylate Thr-103 site of Tudor-SN. We thus hypothesize that Tudor-SN is a novel regulator involved in regulating cell cycle and proliferation, and may also be involved in DNA damage repair caused by cellular stress damage signals. In this present study, we will use the original Tudor-SN gene knockout MEF model to explore the Tudor-SN molecular mechanism of the regulation of cell cycle: missing Tudor-SN protein causes G1 phase arrest, as well as why the end-stage (G0) cells do not express Tudor-SN protein; as Tudor-SN is the substrate of CDK1, Tudor-SN protein　may exist in the same protein complex with CDK1/cyclinB1 to regulate and process the G2-M stage; on the other hand, Tudor-SN protein may also be involved in DNA damage repair, as p53 could enhance the CDK1 activity under DNA damage signal. From the perspective of cell cycle regulation on noval functionality to Tudor-SN, it may highlight molecular mechanism of high level expression of Tudor-SN in breast cancer, colon cancer, prostate cancer and other tumor.

本课题组长期从事Tudor-SN蛋白结构与功能的系统研究，发现它由SN和Tudor两个功能片段组成。近期我们发现它在肿瘤细胞中高表达，相反在肌肉和粒细胞等终末期细胞中不表达。深入研究发现它可以促进G1/S进程；且其Thr-103位点可以被CDK1磷酸化。基于此我们提出本项目的设想：Tudor-SN参与调控细胞周期和细胞增殖，在细胞应激损伤下，参与DNA损伤修复，对细胞起保护作用。我们将利用HeLa细胞和独有的Tudor-SN基因敲除MEF细胞，通过周期同步化、流式测定、甘油密度梯度离心、免疫共沉淀等方法探讨Tudor-SN是否被CDK2/CDK4/CDK6等磷酸化，调控E2F1/Rb的结合促进G1/S期进程；是否作为CDK1底物，Thr-103位点特异性磷酸化后，调控G2-M期进程；在UV诱导损伤下，p53激活CDK1过度磷酸化，是否促进Tudor-SN磷酸化，参与DNA损伤修复。

本课题组长期从事多功能Tudor-SN蛋白的结构与功能研究。近期我们发现它在肿瘤细胞中高表达，并可以促进G1/S进程；且其Thr-103位点可以被CDK1磷酸化。基于此我们提出设想：Tudor-SN参与调控细胞周期和细胞增殖，在细胞应激损伤下，参与DNA损伤修复，对细胞起保护作用。.1： Tudor-SN蛋白参与细胞周期调控，是促进G1期向S期进展的重要调节因子。机制探讨发现Tudor-SN蛋白作为G1/S期CDK类蛋白激酶的底物，通过与E2F1形成复合物，募集GCN5至E2F-1转录复合体，促进S期基因的转录活性，进而促进细胞周期G1期向S 期的进程。该研究为进一步揭示Tudor-SN蛋白参与肿瘤发生发展的机制提供理论依据。.2：以第一部分为基础，揭示了乳腺癌细胞中Tudor-SN与TGF-β通路存在着交互调控作用，一方面乳腺癌细胞内TGFβ的过度激活导致了Tudor-SN表达水平的异常升高，另一方面过度表达的Tudor-SN又可以通过募集组蛋白乙酰化酶GCN5至TGF-β通路下游蛋白Smad2/3/4的启动子区域，促进Smad基因的转录表达，从而促进乳腺癌细胞的增殖及转移。该研究进一步证实了Tudor-SN与乳腺癌转移的相关性，提示Tudor-SN可以作为乳腺癌转移的分子标志物，为乳腺癌的分子诊断提供了新的指标。.3：应激刺激造成DNA损伤后Tudor-SN蛋白可以被募集到DNA损伤位点，进一步促进DNA损伤信号经ATM及其介导的磷酸化通路的传递，继而激活下游的效应分子，引起G2/M期周期阻滞及DNA损伤修复。该研究为进一步揭示Tudor-SN在肿瘤发生发展及化疗放疗敏感性中的作用奠定了基础。.4：除了DNA损伤应激外，我们还揭示了氧化应激条件下，Tudor-SN作为应激颗粒的重要组成成分，影响应激颗粒的形成及大小，在此过程中JNK激酶对其T103位点的磷酸化修饰具有重要意义。