PNAS：解析表观遗传重要因子UHRF1的调控机制

复旦大学最新PNAS文章

　　

生物通报道  近日来自复旦大学医学院和哈佛医学院的研究人员在新研究中解析了表观遗传重要因子UHRF1的分子调控机制，证实UHRF1有丝分裂M期的磷酸化作用对它与去泛素化酶USP7的结合及稳定起重要调控作用。相关研究成果在线发表在国际权威期刊《美国科学院院刊》（PNAS）杂志上。

领导这一研究的是复旦大学****施扬教授，其早年毕业于上海第一医学院药学系，2004年成为哈佛医学院病理学系教授，2005年受聘****讲座教授，长期从事病理学、生物化学以及分子生物学等方面的研究。并在表观遗传学研究中取得重要成就，率先发现了第一个组蛋白去甲基酶。其研究成果多次在nature、cell、genes&dev等国际顶尖杂志上发表。

自从科学家破解了构成人类和动物基因组的碱基密码以来，研究人员将研究焦点开始转向研究基因功能的其他化学修饰层次，即表观遗传学。表观遗传学与基因序列本身一样重要，因为它控制基因是否被开启或关闭，从而决定它们是否制造蛋白质。

UHRF1是一种重要的表观遗传学调控因子，过去的研究表明UHRF1在确保DNA甲基化的正确复制、调控异染色质功能和基因表达中发挥着重要的作用，UHRF1过表达可促使肿瘤形成。因此近年来该蛋白也成为了肿瘤学研究的重要目标。然而直到现在科学家们对于调控UHRF1的分子机制仍知之甚少。

在这篇文章中，研究人员证实UHRF1与去泛素化酶USP7发生了互作。借助互作缺陷的USP7和USP7催化缺陷突变体，研究人员证实USP7的物理互作和催化活性是UHRF泛素化和稳定性调控的必要条件。通过质谱分析和特异性的抗体检测发现在有丝分裂细胞M期，特异性激酶CDK1- cyclin B使得UHRF1与USP7互作区域的丝氨酸（S）652位点发生了磷酸化。体内外实验表明UHRF1 S652磷酸化作用会导致UHRF1与USP7互作受到显著抑制，这与UHRF1在细胞周期M期活性降低密切相关。而与之相反，携带S652A突变的UHRF1（UHRF1无法发生S652磷酸化）则无更加稳定。此外，研究人员还发现携带S652A突变的细胞生长较为缓慢，表明适当水平的UHRF1在细胞增殖调控中发挥了重要的作用。

这些研究发现揭示了一个细胞周期特异性信号事件，表明解除UHRF1与USP7的互作会导致UHRF1发生蛋白酶体介导的降解。此外，新研究还揭示了UHRF1水平调控对细胞增殖的影响分子机制。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

M phase phosphorylation of the epigenetic regulator UHRF1 regulates its physical association with the deubiquitylase USP7 and stability

UHRF1 (Ubiquitin-like, with PHD and RING finger domains 1) plays an important role in DNA CpG methylation, heterochromatin function and gene expression. Overexpression of UHRF1 has been suggested to contribute to tumorigenesis. However, regulation of UHRF1 is largely unknown. Here we show that the deubiquitylase USP7 interacts with UHRF1. Using interaction-defective and catalytic mutants of USP7 for complementation experiments, we demonstrate that both physical interaction and catalytic activity of USP7 are necessary for UHRF1 ubiquitylation and stability regulation. Mass spectrometry analysis identified phosphorylation of serine (S) 652 within the USP7-interacting domain of UHRF1, which was further confirmed by a UHRF1 S652 phosphor (S652ph)-specific antibody. Importantly, the S652ph antibody identifies phosphorylated UHRF1 in mitotic cells and consistently S652 can be phosphorylated by the M phase-specific kinase CDK1-cyclin B in vitro. UHRF1 S652 phosphorylation significantly reduces UHRF1 interaction with USP7 in vitro and in vivo, which is correlated with a decreased UHRF1 stability in the M phase of the cell cycle. In contrast, UHRF1 carrying the S652A mutation, which renders UHRF1 resistant to phosphorylation at S652, is more stable. Importantly, cells carrying the S652A mutant grow more slowly suggesting that maintaining an appropriate level of UHRF1 is important for cell proliferation regulation. Taken together, our findings uncovered a cell cycle-specific signaling event that relieves UHRF1 from its interaction with USP7, thus exposing UHRF1 to proteasome-mediated degradation. These findings identify a molecular mechanism by which cellular UHRF1 level is regulated, which may impact cell proliferation.

作者简介：
 
施扬

1960年3月生。1982年毕业于上海第一医学院药学系药物化学业余，获学士学位。1988年获美国纽约大学博士学位。1988～1991年，在普林斯顿大学分子生物学系处置博士后研讨。1991年被聘为哈佛医学院细胞与分子生物学系助理教授；1993年受聘负责哈佛医学院病理学系助理教授，1997年晋升为哈佛医学院病理学系副教授，2004年晋升为该院病理学系教授。2005年受聘****讲座教授。历久奋力于病理学、生物化学以及分子生物学等方面的研讨，研讨成果在nature、cell、genes&dev等国内顶尖杂志上发表。