FAN1在DNA交联损伤修复通路中的分子机制的研究
时间:2020-08-14 18:59来源:黄俊实验室 作者:黄俊 点击: 次
DNA交联损伤修复(DNA Cross-Link Lesion repair)属于一种较为常见的DNA修复方式,它主要是用来修复由DNA双螺旋内部发生交联而引起的严重的DNA损伤,其修复过程十分复杂,主要通过范可尼贫血症(Fanconi Anemia,FA)信号通路来实现。范可尼贫血症是一种表现为基因组不稳定性的遗传性综合征, 属于一种较罕见的常染色体隐性遗传性血液系统疾病,这类病人通常在年幼时发病,除了有典型性再障表现外,还常伴有多发性的先天畸形。范可尼贫血症的一个重要特点就是范可尼贫病人细胞系对DNA 交联剂如丝裂霉素C(Mitomycin C,MMC)等高度敏感。目前已发现有十五个基因的突变能够导致范可尼贫血症的发生。这十五个基因所编码的蛋白组成了FA信号通路。近年来的研究进展显示范可尼贫血症其内在的发病原因就是由于FA信号通路的失活,导致不能有效修复DNA交联损伤而引起的DNA的复制以及转录的异常。在有DNA交联损伤发生时,FA核心E3泛素连接酶复合体单泛素化并激活下游由FANCI和FANCD2组成的ID底物复合物,经过近20年的研究,我们知道FA核心E3连接酶复合体单泛素化并激活ID底物复合体是FA信号通路中的关键步骤,然而活化后的ID复合物是如何修复DNA交联损伤位点的具体分子机制一直未能得到澄清。
本实验室在2010年成功的克隆出了一个新的基因,其编码的蛋白被我们命名为FAN1(Fanconi anemia-Associated Nuclease 1)。研究结果表明,FAN1同时具有泛素结合活性的锌指结构域以及核酸内切酶结构域,通过与泛素分子的直接相互作用,FAN1被活化的单泛素化的ID复合体招募到DNA交联损伤位点,然后通过其内切核酸酶的活性对DNA交联损伤位点进行剪切,从而得到适合同源重组修复的DNA底物。这一研究成果填补了DNA交联损伤修复通路遗留的一个重要空缺,并将为范可尼贫血症病人的诊断和治疗提供了一个新的分子靶标。
上述相关研究发表于国际顶级期刊《Science》。而几乎与此同时,生物学顶级刊物《Cell》以及《Molecular Cell》上三篇独立的研究论文也分别报道了这一FA信号通路中的关键因子FAN。与我们的《Science》研究论文一起,这些论文分别从不同的侧面阐述了FAN1在FA信号通路中的重要功能及作用机制,为范可尼贫血症病人的治疗提供了一个全新的分子靶标,其重要性已经得到了相关领域研究人员的广泛关注。《Molecular Cell》、《Genes & Development》以及《Nature Structural & Molecular Biology》等杂志先后专门发表了相关评述文章 (18-20),Science News也专门拟稿报道了这一突破性进展。该论文还入选“2010年中国百篇最具影响国际学术论文”。2011年黄俊博士还应邀就该进展在Protein & Cell上发表评述文章“The Fanconi anemia pathway and DNA interstrand cross-link repair“。