DNA损伤修复因子RNF168的翻译后修饰及调控机制研究

DNA damage repair is the key mechanism to maintain genome integrity, and its proper function requires multiple steps involving the coordination of many factors. RNF168 is a key ubiquitin E3 ligase that catalyzes poly-ubiquitination of H2A chain at the DNA double strand break (DSB) sites to facilitate the recruitment of repair factors including 53BP1,BRCA1 to initiate subsequent NHEJ/HR repair process. Therefore RNF168 plays critical role in DNA damage repair signaling cascades. Our previous research demonstrated that RNF168 is subject to the regulation of multiple post-translational modifications, particularly phosphorylation at certain site inhibits its enzymatic activity and promotes its degradation. Following those clues, in the current project we will further dissect the dynamic regulation of the post-translational modifications of RNF168, and study the functional impact and potential targeting strategy of such modifications. The study outlined above will contribute to further understanding of how protein post-translational modifications function in DNA damage repair and genome stability maintenance.

DNA损伤修复是维持基因组稳定性的重要机制，其正常功能的行使需要众多因子参与及多步骤的精确协调。RNF168是在DSB损伤修复中的一个关键因子，在双链DNA断裂损伤产生后RNF168被招募到损伤部位，通过促进组蛋白H2A的多聚泛素化等功能来进一步招募重要的修复相关蛋白，如53BP1、BRCA1等以启动后续的同源重组修复或非同源末端连接修复过程。因而RNF168在DNA损伤修复的信号传递通路中，具有重要的功能。前期工作中，我们发现RNF168受到多种翻译后修饰的调控，特别是特定位点的磷酸化会抑制其酶活并导致其本身的泛素化降解。因此本课题将聚焦于进一步阐明RNF168的翻译后修饰的动态调控机制，并研究这些修饰对DNA损伤修复的功能意义及可能的靶向手段，从而进一步揭示蛋白质大分子动态修饰在DNA损伤修复系统乃至基因组稳定性维持中的功能意义。

生物个体基因组完整性的维持得益于细胞内完善的DNA修复机制。当基因组受到细胞内外刺激而引起DNA损伤时，如不能及时修复，可能导致基因组不稳定，造成细胞凋亡、衰老、甚至细胞恶性转化为肿瘤细胞等不可逆转的不良后果。泛素连接酶RNF168是DNA双链断裂修复过程中的关键因子，负责在DNA双链断裂发生的位点附近的H2A组蛋白上产生K63链型的多聚泛素链，进而招募53BP1等修复因子，从而促进DNA双链断裂的快速修复。在本项目中我们对RNF168的翻译后修饰进行了研究，发现其N-端Ring结构域附近存在一个关键的S59位点磷酸化修饰。进一步对RNF168-S59位磷酸化的调控进行了深入研究，发现了该磷酸化修饰调控RNF168 E3泛素连接酶活性的重要功能，以及对于DNA双链断裂损伤修复负调控作用。并且PKA激酶可能是调控该磷酸化修饰的关键激酶。在此基础上，利用基因编辑技术构建了点突变的RNF168-SA/SE小鼠，并获得的MEF细胞。证实了RNF168-S59位磷酸化对DNA双链断裂修复的抑制作用。这些结果为拓展生理条件下细胞信号通路调控DNA损伤修复的机理提供了新的实验证据，有助于理解基因组稳定性的维持机制。