NUDT16L1通过53BP1调控DNA损伤应答和抑制肿瘤发生的分子机制

53BP1 is an important regulator of DNA damage response, and plays a critical role in maintaining genomic stability and suppressing tumorigenesis. The molecular mechanism of 53BP1 participating in DNA damage response is well established. However the regulation of 53BP1, especially the protein stability of 53BP1 is unclear. Recently, we found NUDT16L1 interacts with 53BP1, and the interaction is depended on the R107 methylation of NUDT16L1 association with the TUDOR domain of 53BP1. We also found the Arginine methyltransferase PRMT5 forms a complex with NUDT16L1, and may regulate the methylation of NUDT16L1 and its interaction with 53BP1. More important, we found NUDT16L1 can regulate the stability of 53BP1 at physiologic condition. Based on these results, we will further investigate the molecular mechanism of PRMT5 regulating methylation of NUDT16L1, the molecular mechanism and physiologic significance of the interaction between NUDT16L1 and 53BP1, and demonstrate the role of NUDT16L1 in DNA damage response and tumorigenesis.

53BP1是一个重要的DNA损伤应答因子，在维持基因组稳定性和抑制肿瘤发生中起关键作用。53BP1参与DNA损伤应答的分子机制比较清楚，但关于53BP1蛋白稳定性的调节机制不清楚。我们发现NUDT16L1与53BP1相互作用，而这种相互作用依赖于NUDT16L1的R107甲基化修饰与53BP1的TUDOR结构域的结合，且被DNA损伤所抑制；精氨酸甲基化酶PRMT5与NUDT16L1形成复合物，可能催化NUDT16L1的甲基化并调控其与53BP1相互作用；更加重要的是，这种相互作用可能在正常生理状况下对53BP1蛋白稳定性起重要作用。本课题拟在此基础上，阐明PRMT5调控NUDT16L1甲基化的分子机制及意义；NUDT16L1与53BP1相互作用的分子机制及意义；并研究NUDT16L1在DNA损伤应答和肿瘤发生中的功能，为阐明53BP1参与DNA损伤应答和抑制肿瘤发生的分子机制提供新的思路。

53BP1是一个重要的DNA损伤应答因子，在维持基因组稳定性和抑制肿瘤发生中起关键作用。本项目中，我们发现NUDT16L1与53BP1相互作用，而这种相互作用依赖于NUDT16L1的R107甲基化修饰与53BP1的TUDOR结构域的结合，且调节53BP1蛋白稳定性；过表达NUDT16L1抑制53BP1在DNA损伤位置的定位，抑制细胞DNA损伤修复，使细胞对DNA损伤敏感；而且DNA损伤促使NUDT16L1与53BP1解离。这些结果表明NUDT16L1通过与53BP1相互作用并调节其稳定性，在DNA损伤修复过程起到重要作用。遗憾的是，课题进行过程中，相似的研究结果被其他课题组在nature(2017.3)上发表，对我们论文的发表造成了很大的影响。.我们还发现精氨酸甲基化酶PRMT5与NUDT16L1形成复合物，对其R107进行甲基化修饰，并调控NUDT16L1与53BP1相互作用，表明PRMT5通过与NUDT16L1相互作用并对其进行甲基化参与了DNA损伤修复。此外，我们还发现与NUDT16L1缺陷型细胞不同的是，NUDT16L1缺陷型小鼠对电离辐射敏感。相关研究结果正在整理成文《PRMT5 participates in DNA damage response through regulating 53BP1-NUDT16L1 complex》，准备投递到Nature communication, 项目负责人为通讯作者。.总之，本项目阐明了NUDT16L1与53BP1相互作用，以及PRMT5甲基化修饰NUDT16L1的分子机制和生理意义；明确NUDT16L1在DNA损伤应答和抑制肿瘤发生中的功能，为阐明53BP1参与DNA损伤应答和抑制肿瘤发生的分子机制提供新的思路。此外，在本项目资助下，项目负责人以通讯作者身份发表了６篇论文,包括一篇第１标注的Cell Death Dis。