WDR70在DNA损伤应答反应中的信号传导机制

Cul4-Ddb1是一类重要的SCF泛素连接酶，也是细胞周期，DNA复制和损伤应答的重要调控元件。由于Ddb1缺陷细胞表现出对紫外线在内的多种基因毒物的敏感性，我们通过酵母遗传学筛选发现Wdr70是Ddb1对紫外线敏感的遗传学抑制子（suppressor），也是一个生物学特性未被实验表征的新基因。我们的前期结果显示，Wdr70可能通过调控Cul4-Ddb1泛素连接酶的生化功能参与DNA复制和损伤应答；人类Wdr70同源基因具有与酵母相似的功能参与DNA复制应激检验点激活并抑制内源性DNA损伤的积累。基于我们其他的研究工作，我们认为Cul4-Ddb1通路以及相关的Wdr70代表一个活跃的抗癌机制。本课题将在遗传学和生物化学水平开展对Wdr70基因和蛋白质的深入研究，其成果将为泛素化系统，DNA复制和基因组稳定性之间的分子关联提供新的理论模型，为肿瘤发生机制和治疗策略提供新的理论依据。

健全的DNA修复机制是维护基因组遗传信息稳定传递的重要分子机制，对于致死性和突变潜力较强的DNA双链断裂而言，非同源末端链接和同源重组是最为主要的修复机制。然而，到目前为止，参与这些修复通路的核酸酶如何在染色质水平上发挥的分子机制功能尚不太明晰。我们发现一种新的染色质重塑因子（WDR70）能够通过组蛋白修饰的机制调控DNA双链的同源重组修复机制，维持基因组的稳定性。通过本项目实施，我们阐明了Wdr70相互作用蛋白质群及它们与Cul4-Ddb1-CSN泛素酶的关系，证明Wdr70与CRL4泛素酶在DNA损伤情况下相互作用，在染色质上形成功能性的泛素酶。在DNA损伤位点，Wdr70可以促进DNA双链断裂的修复机制向同源重组倾斜，而同时抑制另一条主要修复机制（非同源末端链接）。进一步研究发现，Wdr70特异性地促进核酸外切酶Exo1进入DNA损伤位点，以促进DNA双链断裂的长距离回切过程和产生远端的单链DNA，保证同源重组蛋白的顺利招募。可以促进修饰组蛋白H2B的单泛素化修饰。我们还证明，Wdr70在DNA重组修复中的功能是通过染色质重塑完成的，其下游的一个调控靶点是组蛋白H2B的K119位点的单泛素化，该位点突变导致与Wdr70同样的表型，也能够造成DNA末端加工阻滞和同源重组缺陷。.由于WDR70-uH2B信号通路在人类细胞中的功能高度保守，因此我们认为CRL4WDR70依赖的表观遗传机制在真核生物中广泛存在，以保证细胞增殖过程中高度的基因组稳定性。