基因组突变相关的跨损伤合成聚合酶REV1的功能研究

DNA损伤耐受机制能帮助细胞在DNA损伤存在下继续复制DNA，避免受阻的复制叉被破坏进而导致产生致命的DNA双链断裂（DSBs）以及细胞死亡。其中跨损伤DNA合成（TLS）利用特殊的DNA聚合酶直接在损伤的对面合成DNA。目前在哺乳动物细胞中已发现大约15种不同的TLS聚合酶，其中聚合酶REV1在体内基因组突变和肿瘤抗药性中起着非常关键的作用。应用激光显微照射技術在核內定点诱发双链断裂，我们发现哺乳动物细胞中REV1能被招募到DSBs，推测REV1可能在细胞内参与DSBs修复，然而其调控机制还很不清楚。应用免疫共沉淀等生化技术，我们初步研究发现REV1和参与DSBs修复的蛋白结合。我们将应用各种细胞、生化和分子生物学技术来详细研究REV1的细胞内功能及其介导的TLS与DSBs修复的interplay。我们相信这些结果将对了解REV1诱发基因组突变的机理及降低肿瘤耐药性提供重要的理论基础。

DNA损伤耐受机制能帮助细胞在DNA损伤存在下继续复制DNA，避免受阻的复制叉被破坏进而导致产生致命的DNA双链断裂（DSBs）以及细胞死亡。其中跨损伤DNA合成（TLS）利用特殊的DNA聚合酶直接在损伤的对面合成DNA。目前在哺乳动物细胞中已发现大约11种不同的TLS聚合酶，这些聚合酶在维持基因组完整性方面发挥重要作用。TLS聚合酶REV1在体内基因组突变和肿瘤抗药性中起着非常关键的作用，应用激光显微照射技術在核內定点诱发双链断裂，我们发现哺乳动物细胞中REV1能被招募到DSBs，推测除了参与TLS外，REV1可能在细胞内还参与DSBs修复。应用免疫共沉淀等生化技术，我们发现REV1和参与DSBs修复的蛋白RAD51c和范可尼贫血病关键蛋白FANCD2结合。我们应用多种细胞、生化和分子生物学技术详细研究REV1到双链断裂位点的调控机制，发现REV1到双链断裂位点的招募受到细胞内关键泛素连接酶RAD18和REV1本身的泛素结合区域调控；更进一步利用各种敲低或敲除细胞系，我们发现单泛素化的FANCD2在RAD18的下游介导REV1招募到激光诱发的双链断裂位点。FANCD2和REV1在同一个pathway抵抗喜树碱的细胞毒性。利用同源重组修复（HR）报告细胞系，我们发现REV1到双链断裂位点后，调控同源重组，特别是复制相关的HR。另外，REV1到双链断裂位点招募还受到乳腺癌相关蛋白BRCA1和BRCA2的调控，REV1和FANCD2一起稳定RAD51 filaments,保护新生DNA链免受核酸酶MRE11的切割和降解，共同维持复制压力下复制叉的稳定。这些发现有助于我们深入理解REV1在体内的生理功能和为REV1作为肿瘤耐药性药物靶标提供了重要的理论基础。受该基金的资助，目前已经发表SCI 文章9 篇，包括Proc Natl Acad Sci USA (2014)、Nucleic Acids Res(2013)（2015）、DNA Repair (2013) 、 Hum Mol Genet (2013)等。