博来霉素水解酶在应激反应及细胞衰老中的作用机制

Bleomycin hydrolase(BLH) is well known as it hydrolated bleomycin into inactive state. It plays several physiological roles, such as detoxinfication, neuron protection and immune-regulation. In our previous study, we have demonstrated that the BLH expression is regulated by p53 through transcription factor AP2. However, it remained unclear what function BLH binds sumorylation-conjugated enzyme UBC9 and how it effects stress responses. Using a lot of cell and molecular biological techniques, the present application will clarify the function of BLH and UBC9 interaction, effects on sumorylation and molecular mechanism of negative modulation of p53 stability in the BLH knock-out cells and neuron cells. It will also demonstrate the functional mechanism and signaling pathways of BLH in DNA damage response, hormesis and cellular senescence. The results obtained by this project will further elucidated the physiological and pathological roles of BLH and provide the evidence for prevention and treatment of degenerative neuron disease, cardiovascular and cerebrovascular diseases and drug target.

博来霉素水解酶（BLH）因能水解博来霉素使其失效而得名，具有解毒、神经保护、免疫调节等多种功能。我们先期的研究发现：抑癌基因p53通过转录因子AP2能调节BLH的表达。但BLH如何与类泛素化结合酶UBC9相互作用，如何影响细胞应激反应，未进行深入研究。本项目使用多种细胞和分子生物学技术，通过对BLH缺失的细胞、神经细胞的研究，阐明BLH与UBC9相互作用的功能和对类泛素化的影响，反向调节p53稳定性的分子机制；确定BLH在DNA损伤反应、毒物兴奋效应以及细胞衰老中的作用机制及其信号通路。本项目的研究结果将进一步阐明BLH的生理与病理作用机制，为防治神经退行性疾病、心脑血管疾病提供理论依据和药物靶点。

博来霉素水解酶（bleomycin hydrolase, BLH）因能水解博来霉素使其失效而得名，具有解毒、神经保护、免疫调节等多种功能，但其具体的作用机制仍然未知。本项目使用多种细胞和分子生物学技术，取得了重要的原创性成果。①确定BLH参与DNA损伤反应与类泛素化相关。使用定点突变和免疫沉淀等技术，发现在药物博宁霉素引起DNA损伤过程中，BLH在细胞中发生位移，与UBC9形成的复合物增加，类泛素化对BLH的功能具有一定的影响。②BLH反向调节p53蛋白稳定性的机制。通过下调BLH表达及抑制剂处理，首次发现BLH通过氧化应激蛋白NQO1引起p53蛋白降解。③首次发现BLH具有维持细胞衰老表型的作用。使用多种诱导剂引起细胞衰老，BLH蛋白和mRNA表达水平明显增加，Nrf2短暂升高，然后明显下降。BLH存在于外泌体中，衰老相关的分泌表型与BLH活性相关。④BLH在毒物兴奋效应中的作用机制 使用多种毒物与抗肿瘤药物处理，可以观察到BLH的表达明显升高，BLH是一种毒物应激反应的调节基因。⑤首次发现内质网应激中BLH促进Nrf2蛋白降解 通过基因芯片和内质网标志蛋白检测，发现BLH能促进Nrf2蛋白水平下降，此作用与p53无关，该现象在小鼠体内实验也能观察到。使用经典的诱导内质网应激的药物依霉素处理，可以观察到BLH与Nrf2形成蛋白复合体，BLH与Nrf2出现共定位变化，而BLH的抑制剂E64和蛋白酶体抑制剂MG132，能抑制Nrf2蛋白的降解。细胞和动物体内的结果均表明: BLH具有负调节Nrf2蛋白水平的作用。本项目的研究结果将进一步阐明BLH的生理与病理作用机制，为改善老年健康及相关疾病中应用提供实验依据，具有重要的理论意义和应用价值。