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    我国学者揭示生长信号对基因组稳定性调控的新机制

    日期 2018-02-12   来源:医学科学部   作者:洪微 石嵘  【 】   【打印】   【关闭

    图. 生长信号通过mTOR-S6K-RNF168通路调控基因组稳定性

      在国家自然科学基金项目(项目编号:81372602、81422033、31401214))等资助下,中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所高大明研究员课题组在细胞生长信号调控DNA损伤修复/基因组稳定性的机制研究方面取得重要进展。研究成果以“The mTOR-S6K Pathway Links Growth Signaling to DNA Damage Response by Targeting RNF168”(mTOR-S6K通路通过靶向RNF168联系生长信号与DNA损伤反应)为题,于2018年2月5日在Nature Cell Biology(《自然•细胞生物学》)上在线发表。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41556-017-0033-8。高大明为文章的通讯作者,中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所谢小多博士、博士研究生胡弘历、童欣媛、李龙为共同第一作者。

      细胞内完善的DNA修复机制维持生物个体基因组的完整性。当基因组受到细胞内外刺激而引起DNA损伤时,如不能及时修复,可导致基因组不稳定,造成细胞凋亡、衰老、甚至细胞恶性转化等不可逆转的不良后果,基因组不稳定性也被公认为肿瘤细胞的重要特征之一。既往研究表明,机体营养过剩或者生长信号的过度活化与基因组不稳定性和肿瘤发生密切相关,但具体分子机制尚未明确。

      高大明课题组研究发现氨基酸刺激或抑癌基因LKB1的缺失都会导致DNA 损伤修复缺陷,而这种现象是细胞代谢的中心调控通路——mTOR-S6K通路活化而造成的。分子机制研究表明,活化的mTOR-S6K通路可以催化DNA损伤修复关键E3泛素联接酶——RNF168的Ser60磷酸化。通过重组蛋白体外泛素化实验,及利用基因敲入(knock-in)点突变小鼠进行DNA损伤修复相关实验,该课题组研究证实,Ser60的磷酸化会严重抑制RNF168的酶活性及DNA损伤修复。此外,Ser60的磷酸化修饰还强烈促进RNF168的泛素化降解,降低RNF168的蛋白表达水平。抑癌基因LKB1的突变或缺失在肺癌等多种肿瘤中高发,并被认为是引起mTOR-S6K通路超强活化的病理原因之一。该课题组进一步采用LKB1敲除细胞系及LKB1缺失引发的KRASG12D/Lkb1L/L小鼠原发肺癌模型,探讨了RNF168-Ser60磷酸化在细胞DNA损伤反应及肿瘤发生中的功能。研究结果表明,外源表达的RNF168-S60A突变体(不能被mTOR-S6K通路磷酸化),能够完全逆转LKB1敲除造成的DNA损伤反应缺陷,并强烈抑制LKB1缺失引发的肺肿瘤发生。从而提出mTOR-S6K通路对RNF168的负调控,是LKB1/mTOR通路失调介导肿瘤发生的重要环节。

      该研究探讨生长信号转导与DNA损伤修复两个领域间的联系,揭示细胞外的氨基酸与生长因子等微环境信号通过mTORC1-S6K-RNF168信号轴促进基因组不稳定性的分子机制,为研究机体营养过剩/代谢状态异常与肿瘤发生之间的关系提供新的思路。




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