WRN与BRCA1相互作用解聚Rad51-ssDNA复合体调控乳腺癌放射敏感性的分子机制研究

BRCA1, multiple functions in breast cancer susceptibility and DNA damage and repair, plays key roles in homologous recombination repair pathway. WRN as a helicase involves in DNA replication and genome stability. My previous data showed that WRN cooperated with BRCA1 influencing breast cancer cells radiosensitivity. Based on our preliminary data, we will further explore the function of WRN-BRCA1 in regulating Rad51-ssDNA filament dynamic equilibrium in IR induced DSBs in S phase in breast cancer. 1) How does WRN cooperate with BRCA1 in response irradiation stress and which BRCA1 phosphorylation site activates in this process? 2) What’s the mechanism of WRN-BRCA1 in regulating Rad51-ssDNA complex forming and dissolving and in response DNA damage repair? 3) Clarify the function that WRN-BRCA1 keeps the genome stability after breast cancer cells irradiation damage. This investigation will explore and develop the molecular mechanism for WRN-BRCA1 in HR pathway through Rad51-ssDNA depolymerization in breast cancer cell irradiation damage. It will also support the design for breast cancer radiosensitivity drug in clinical therapy through blocking the WRN-BRCA1 signal pathway.

BRCA1既是乳腺癌发生易感基因，又是其放射敏感性的关键调控基因。DNA解螺旋酶WRN，在DNA复制和损伤修复中发挥重要功能。我们前期工作表明，WRN能和BRCA1直接相互作用，影响DNA损伤修复复合体Rad51-ssDNA的稳定性和乳腺癌细胞放射敏感性。在此基础上，本课题将进一步探讨：1）确定和BRCA1直接相互作用的WRN具体功能结构域，及与该结构域相互作用的BRCA1关键磷酸化位点；2）探索辐照后WRN-BRCA1调控Rad51-ssDNA复合体动态解聚效应及分子机制；3）辐照后，WRN-BRCA1调控Rad51-ssDNA核蛋白丝解聚的分子事件和染色体基因组不稳定性的关联性；4）在动物水平检测WRN、BRCA1相互作用及对乳腺癌放射敏感性的影响。这些研究的开展，将进一步阐明BRCA1和WRN相互作用及调控辐射敏感性的机制，并为放射增敏的靶向药物开发及乳腺癌综合治疗提供新思路。

乳腺癌是全球女性最常见的恶性肿瘤之一，其发病率仅次于肺癌。据统计，仅2012年全世界女性中即有170万新发乳腺癌病例，死亡病例52万余。2008年流行病学数据显示，我国乳腺癌新发病例数约占全球总量的12.2%，乳腺癌相关死亡病例数占9.6%。乳腺癌分为Luminal A型、Luminal B型、HER2/neu-like亚型、基底型、未分化，其临床治疗方案的选择主要以分子分型指标为指导。三阴性乳腺癌细胞常表现为DNA同源重组修复缺陷，WRN与BRCA1是DNA同源重组修复通路上的重要分子，但二者在同源重组修复中的作用机制尚不清楚。为探究WRN与BRCA1对三阴性乳腺癌DNA损伤修复的影响，我们通过CRISPR/cas9系统构建沉默WRN与BRCA1的三阴性乳腺癌细胞株，探讨沉默WRN、BRCA1对三阴性乳腺癌细胞DNA损伤修复情况以及放射敏感性的影响。研究发现对比WRN与BRCA1野生型的细胞株，沉默WRN、BRCA1后的三阴性乳腺癌细胞放射敏感性更高、DNA损伤性药物的IC50值降低、DNA损伤的修复能力减弱。在DNA损伤修复过程中，BRCA1与WRN通过相互，促进同源重组修复关键分子在损伤位点的募集，帮助DNA修复并维持基因组稳定性。在早期三阴性乳腺癌患者中，WRN与BRCA1的表达量具有相关性，WRN可能成为三阴性乳腺癌治疗的潜在靶点。本课题通过探讨WRN与BRCA1在三阴性乳腺癌DNA损伤修复中的作用机制，为三阴性乳腺癌的个体化治疗策略提供了前期实验室数据，为寻找三阴性乳腺癌特异性治疗靶点提供理论基础。