DNA转位酶FANCM抑制剂的筛选及其在DNA交联损伤修复通路中的作用研究

DNA crosslink repair is one of the important reasons that cancer cells develop drug resistance to DNA crosslinking reagents. Recent studies have shown DNA translocase activity of Fanconi anemia complementation group M (FANCM) plays a significant role in DNA crosslink repair process. FANCM is identified as a potential target to solve the resistance issue of DNA crosslinking drugs. Therefore, using small molecules to inhibit DNA translocase activity has potential to be a novel strategy to solve the drug resistance problem. Currently, high-throughput screening method of FANCM DNA translocase inhibitor has not been reported. Our previous study shows the triple helix displacement assay may offer a possibility to determine the inhibition of DNA translocase activity. In this project, we will utilize a high-throughput screening method based on SAMDI technique to screen DNA translocase inhibitor of FANCAM from a compound library, and modify inhibitor’s structure. Furthermore, we will study the impact of DNA translocase inhibitors on DNA crosslink repair pathway and drug resistance of DNA crosslinking reagents. The completion of this project will provide a small molecule tool for the study of FANCM’s biological function and novel strategy to address crosslinking drug tolerance issues.

DNA交联损伤修复是癌细胞对DNA交联药物产生耐药性的重要原因之一。最新研究表明范可尼贫血互补蛋白M（FANCM）的DNA转位酶功能在DNA交联损伤修复中起着关键作用，DNA转位酶FANCM可能成为解决DNA交联药物耐药性问题的潜在靶点。因此，利用化学小分子抑制FANCM的DNA转位酶活性可成为解决DNA交联药物耐药性的新手段。目前尚无关于高通量筛选FANCM转位酶抑制剂方法的报道，我们的前期研究表明三链DNA解旋反应能为检测FANCM转位酶抑制剂活性提供可能性。本项目拟在SAMDI技术上引入三链DNA解旋反应，从小分子化合物库中高通量筛选FANCM转位酶抑制剂，并对其结构进行优化；在细胞水平探讨FANCM转位酶抑制剂对DNA交联损伤修复通路的影响以及对DNA交联药物耐药性的影响。本项目的完成将为研究DNA转位酶FANCM的生物学功能提供分子工具，并为改善DNA交联药物耐药性提供新策略。

DNA损伤与修复是一种极复杂的DNA修饰及其去修饰的动态过程。其中DNA链间交联损伤（DNA interstrand crosslink， ICL）被认为是破坏性最大，修复过程最复杂的一种损伤。DNA交联损伤修复与人体衰老、遗传疾病的发病机制、癌症治疗以及交联类化疗药物的耐药性有着紧密的联系。了解DNA交联修复机制，无论是对相关疾病发病机制的了解，还是对癌症药物的研制及临床治疗都有着重要意义。另一方面，细胞内成分纷繁复杂，发展特异性、靶向性且对细胞功能干扰小的荧光探针逐渐成为生物医学研究中最重要的分析检测工具之一。本项目以开发DNA损伤修复相关的疾病诊疗工具为目的，建立了基于SAMDI (self-assembled monolayers and matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry)技术的FANCM抑制剂筛选方法，从化合物库中筛选出了多个具有抑制FANCM活性的化合物，同时对化合物进行了结构优化。同时，我们在DNA跨损伤复制（replication traverse）模式的基础上，进一步解决了DNA交联损伤修复机理中DNA解旋问题，为探明DNA交联损伤修复机理扫除了又一障碍。此外，我们研发了一系列的荧光分子工具用以识别肿瘤标志物以及探究疾病治疗机理，通过超分辨成像等技术实现生物标志物的精准示踪，为肿瘤标志物的识别与疾病机制的研究提供分子工具。