半胱氨酸富含蛋白CCN1调控同源重组修复的分子机制及在乳腺癌放化疗中的功能研究

The DNA damage response signaling is critical for the maintenance of organism genome integrity. During the process of DNA damage, ATM kinase plays a pivotal role in DNA damage pathway. However, how this process occurs within the context of chromatin is still not well understood. Using ATM/ATR substrate antibody, we have found that CCN family protein CCN1 is a direct subtrate of ATM. In response to DNA damage, ATM phosphorylates CCN1 at serine 237 to recruit it to DNA double-strand break(DSB) sites. Further more, we also observed that the depletion of CCN1 resulted in defective HR repair efficiency; however, we observed no different in NHEJ frequency upon CCN1 depletion. These findings suggest that CCN1 promotes DSB repair by HR. Moreover, we reveal that CCN1 forms a complex with CtIP and promotes accumulation of CtIP at DSBs.Taken together, our aims of this study are further clarifying the molecular mechanism and significance of CCN1-mediated regulation of HR repair in response to DNA damage, and providing strong theoretical basis for reasonable selection of PARP inhibitors in breast cancer therapy.

DNA损伤应答对于真核生物维持基因组的稳定性十分重要，ATM作为DNA损伤通路中的重要激酶，在损伤应答过程中发挥中枢调控作用，然而其作用机制仍不十分明确。在前期研究中，我们发现：在DNA损伤情况下， CCN1第237位丝氨酸发生显著磷酸化修饰，抑制ATM的活性显著降低其磷酸化水平，提示CCN1可能是ATM激酶新的作用底物；进一步又发现CCN1促进同源重组修复(HR)过程，而对非同源末端连接修复(NHEJ)没有影响，提示CCN1新的功能是促进同源重组修复；机制上发现CCN1通过促进末端切割蛋白CtIP的募集到DNA断裂处，发起DNA末端切割过程。本项目将深入研究ATM磷酸化CCN1促进募集CtIP蛋白参与同源重组修复的分子机制，通过体内与体外实验探讨ATM-CCN1-CtIP通路在乳腺癌中的功能，并检测CCN1与放化疗及PARP1抑制剂敏感性的关系，为乳腺癌的诊断与靶向治疗提供新的思路。

DNA损伤应答对于真核生物维持基因组的稳定性十分重要，ATM作为DNA损伤通路中的重要激酶，在损伤应答过程中发挥中枢调控作用，然而其作用机制仍不十分明确。我们发现：在DNA损伤情况下， CCN1第237位丝氨酸发生显著磷酸化修饰，抑制ATM的活性显著降低其磷酸化水平，提示CCN1可能是ATM激酶新的作用底物；进一步又发现CCN1促进同源重组修复(HR)过程，而对非同源末端连接修复(NHEJ)没有影响，提示CCN1新的功能是促进同源重组修复；机制上发现CCN1通过促进末端切割蛋白CtIP的募集到DNA断裂处，发起DNA末端切割过程。进一步又发现：ATM激酶与BRD7直接互作并磷酸化其第263位Ser，增强BRD7与转录抑制复合物PRC2、NuRD复合物的结合，导致转录活性区域的转录暂停；同时，BRD7的Ser 263磷酸化，促进其招募E3泛素连接酶RNF168，进一步增强下游修复蛋白BRCA1、53BP1等的募集。此外我们还发现：化疗诱导的DNA损伤通过增强PARP1与BRD7的相互作用，促进BRD7被poly(ADP-ribosyl)ation化共价修饰，进而招募E3泛素连接酶RNF146识别并泛素化降解BRD7，从而激活PI3K-AKT存活通路，促进细胞的化疗耐药。总之，我们的研究表明ATM通过磷酸化下游底物CCN1与BRD7，进而招募修复蛋白RNF168、CtIP到DSBs处，促进同源重组修复从而维持基因组-表观组的完整性。