陈俊杰教授Nature子刊解析DNA损伤修复新机制

　　

生物通报道  近日来自美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心的研究人员在国际著名学术期刊《自然--结构和分子生物学》（Nature Structural & Molecular Biology）上发表题为“The E3 ligase RNF8 regulates KU80 removal and NHEJ repair”的研究论文，解析了E3泛素连接酶RNF8通过泛素信号途径介导DNA损伤修复的新机制。

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文章的通讯作者是美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心实验放射肿瘤中心主任陈俊杰（Junjie Chen）教授，他是基因组稳定，特别是DNA损伤应答通路和癌症生物学方面的国际著名专家，曾在发现DNA损伤通路的新组分研究上做出许多重要的贡献。在Nature、Science、Cell等权威期刊发表SCI论文130余篇。

维持基因组的稳定对于细胞存活和肿瘤抑制至关重要。然而即使是细胞内的正常代谢活动也会引起DNA损伤，这个速率是每个细胞每天50,000至500,000处分子损害。哺乳动物细胞主要通过DNA损伤应答(DNA damage response, DDR)蛋白网络来察觉DNA损伤，激活下游信号通路，并最终导致细胞周期阻滞及DNA修复。大量的研究表明DNA损伤修复与细胞突变、寿命、衰老、肿瘤发生、辐射效应、某些毒物的作用都有密切的关系。

在体内，DNA损伤信号利用了许多翻译后修饰作为分子开关，用于细胞周期检测点，DNA修复，细胞衰老和程序性死亡的调控。虽然在这一方面进行的研究很多，但是科学家们仍然对于DNA损伤应答获得的了解仍然有限。

陈俊杰课题组长期从事DNA损伤应答信号通路研究，在过去的研究中陈俊杰教授发现RNF8这个包含环指结构的核因子家族（RING-finger-containing nuclear factor family）成员在早期应答中扮演关键性的角色，RNF8有利于检测点介导蛋白BRCA1和53BP1在损伤染色体上的积累，主要通过两个方面，一方面是磷酸依赖性FHA位点介导的RNF8结合到MDC1上，另一方面则是通过RNF8在H2AX及其它损伤位点底物的泛素化过程中的作用。通过介入蛋白磷酸化及泛素信号途径，在细胞对于遗传毒性压力的应答方面发挥了关键性的作用。这一研究发现发表在Cell杂志上。

此次在以前研究的基础上，研究人员更深入地探究了RNF8通过泛素信号途径介导DNA损伤修复的分子机制。研究人员证实RNF8启动了DNA双链断裂位点的早期泛素化，然而持续地泛素化作用还需要下游另一种E3泛素连接酶RNF168的参与。RNF8与E2结合酶UBC13蛋白协同作用在损伤位点构建出一条Lys48连接的泛素链，RNF168则与UBC13在损伤位点构建出一条Lys63连接的泛素链，以招募下游底物促使聚集该处的蛋白质泛素化修饰。此外，研究人员还发现RNF8对DNA损伤位点非同源末端连接（Non-homologous End Joining-NHEJ)修复蛋白KU80的丰度发挥了调控作用。RNF8缺失将导致KU80在损伤位点延时累积，阻碍非同源末端连接修复。

新研究发现揭示了RNF8的新特性，进一步证实了在DNA损伤修复中有泛素化作用介导的降解信号参与。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：
The E3 ligase RNF8 regulates KU80 removal and NHEJ repair

The ubiquitination cascade has a key role in the assembly of repair and signaling proteins at sites of double-strand DNA breaks. The E3 ubiquitin ligase RING finger protein 8 (RNF8) triggers the initial ubiquitination at double-strand DNA breaks, whereas sustained ubiquitination requires the downstream E3 ligase RING finger protein 168 (RNF168). It is not known whether RNF8 and RNF168 have discrete substrates and/or form different ubiquitin chains. Here we show that RNF168 acts with the ubiquitin-conjugating enzyme E2 13 (UBC13) and specifically synthesizes Lys63-linked chains, whereas RNF8 primarily forms Lys48-linked chains on chromatin, which promote substrate degradation. We also find that RNF8 regulates the abundance of the nonhomologous end-joining (NHEJ) repair protein KU80 at sites of DNA damage, and that RNF8 depletion results in prolonged retention of KU80 at damage sites and impaired nonhomologous end-joining repair. These findings reveal a distinct feature of RNF8 and indicate the involvement of the ubiquitination-mediated degradation pathway in DNA damage repair.

作者简介：

陈俊杰教授

美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心实验放射肿瘤中心主任。他是基因组稳定性，特别是DNA损伤应答通路和癌症生物学方面的国际著名科学家。他本科毕业于复旦大学，后来在佛蒙特大学获得博士学位，在哈佛医学院Anindya Dutta 和David Livingston实验室进行博士后训练。他实验室主要研究基因组不稳定性和肿瘤发生的分子机制。DNA损伤后的基因组完整性依赖于DNA修复和细胞周期检查点控制的协作。DNA损伤反应通路的完整性对防止细胞恶性转化，起到很重要的作用。陈俊杰教授在发现DNA损伤通路的新组分上做出了许多重要贡献。近年来他的研究开始涉及基因组不稳定性的其他领域，包括有丝分裂调控和细胞衰老，阐明了有丝分裂检查点蛋白Chfr调控多种关键有丝分裂激酶，保证有丝分裂的进行。另外，他实验室也研究去乙酰化酶SIRT1在衰老和肿瘤发生中的作用。