SUMO化修饰调控hSSB1的机制，功能及临床意义

Human single-stranded DNA binding protein 1 (hSSB1) has been shown to play crucial roles in DNA damage response. Depletion of hSSB1 in cells would induce defective cell cycle checkpoint activation and increased chemo- or radiosensitivity. However, it is largely unknown how hSSB1 itself is regulated. Our group has reported that acetylation of hSSB1 by p300 increases its stability. Here, our preliminary data show that DNA damage promotes the SUMOylation of hSSB1 on lysine 79 and 94, and that this SUMOylation of hSSB1 increase its interaction with NBS1, a key protein involved in DNA damage response. This proposal aims to further understand the biological significance of hSSB1 SUMOylation under DNA damage, identify its SUMO E3 ligase and SUMO-specific protease, explore the involvement of SUMOylation in chemo- or radiosensitivity. We believe that our research would demonstrate the biological process and significance of SUMOylation on hSSB1, explore the possibility of hSSB1 as therapeutic target, and provide experimental support for SUMOylation inhibitor as sensitizer for chemo- or radiotherapy.

单链DNA结合蛋白1（hSSB1）在DNA损伤应答中发挥重要功能，其缺失会引起细胞周期检测点的失活，增加肿瘤细胞的放化疗敏感性。但hSSB1自身是如何被调控的，目前研究甚少,我们团队已表明，p300介导的乙酰化可增强hSSB1的稳定性。最近我们发现: hSSB1中K79和K94这两个位点被SUMO化修饰，且在DNA损伤情况下，该SUMO化水平显著升高，同时促进了hSSB1与DNA损伤应答中关键蛋白NBS1的结合。本项目拟进一步明确hSSB1被SUMO化修饰及其在DNA损伤应答中的生物学意义；鉴定hSSB1的SUMO E3连接酶和SUMO特异蛋白酶(SENPs)；探讨hSSB1的SUMO修饰是否参与肿瘤细胞的放化疗敏感性。本项目的完成，将明确hSSB1被SUMO化修饰的生物学基础和意义，拓展hSSB1作为肿瘤治疗的潜在靶点，为SUMO化抑制剂作为放化疗增敏剂的临床应用提供实验依据。

单链DNA结合蛋白hSSB1是DNA损伤修复和细胞周期等细胞重要生命活动的核心调控分子之一。抑制hSSB1的功能会引起细胞周期检查点的失活，导致细胞基因组不稳定，增加对放化疗的敏感性等一系列表型，提示着hSSB1可能是一个潜在的肿瘤治疗靶点。前期，我们已经证明hSSB1的乙酰化修饰能调控其稳定性，抑制其进入蛋白酶体降解途径。这提示，在细胞内，翻译后修饰是调控hSSB1功能和稳定性的重要方式。另一方面，SUMO化修饰被报道广泛参与到DNA损伤修复的过程当中，所以，hSSB1是否受到SUMO化修饰，SUMO化修饰如何调控hSSB1的功能，是本项目的主要研究内容。. 我们的研究发现hSSB1存在SUMO化修饰，修饰的SUMO分子为SUMO3，修饰位点K79和K94。SUMO化hSSB1的E3连接酶为PIAS2α，hSSB1N-端OB fold domain和PIAS2α的第250-314个氨基酸是介导PIAS2α和hSSB1相互作用的区域。SENP2去SUMO化hSSB1，hSSB1N-端OB fold domain和SENP2的第270-360个氨基酸是介导相互作用的区域。SUMO化修饰抑制hSSB1降解。DNA损伤情况下，hSSB1SUMO化后能增强与NBS1结合。抑制hSSB1SUMO化增强肿瘤细胞对DNA损伤诱导剂的敏感性。. DNA损伤应答级联反应是一个精细调控的信号转导通路，反映在DDR蛋白在DNA损伤位点的有序募集和激活的表现上。SUMO化修饰被报道参与到DDR通路中，从而维持基因组的稳定性。近期的高通量筛选结果表明，SUMO化修饰的底物富集了DNA代谢的调控因子，这就强有力地说明，SUMO化修饰与其他翻译后修饰一起，在维持基因组稳定性方面发挥着重要的调控功能。hSSB1 K79和K94 SUMO化修饰障碍的细胞对离子辐射非常敏感。考虑到多个维持基因组稳定性的关键DDR蛋白存在SUMO化修饰，我们推测抑制肿瘤细胞的SUMO化修饰能增加其对DNA损伤诱导剂的敏感性。确实，敲除UBC9或使用SUMO抑制剂2-D08显著增加etoposide诱导下的肿瘤细胞凋亡。基于我们以上一系列发现，SUMO化修饰抑制剂如2-D08联合放化疗可能作为肿瘤治疗的新方案。