吕志民教授Nature子刊发布癌症重要发现

　　

生物通报道  DNA双链断裂(DSBs)是最严重的一种遗传缺陷形式，可导致癌症及治疗耐药。发表于本周的一项新研究揭示出了更多有关DSBs发生原因以及这种断裂修复机制的细节。

来自德克萨斯大学MD安德森癌症中心、上海交通大学和四川大学的研究人员报告称，他们发现了一种代谢酶——延胡索酸酶（fumarase）在DNA复制中所起的作用。研究结果发布在8月3日的《自然细胞生物学》（Nature Cell Biology）杂志上。

德克萨斯大学MD安德森癌症中心神经肿瘤学教授吕志民（Zhimin Lu）博士说：“我们的研究表明，延胡索酸酶的酶活性以及它的产物延胡索酸是DNA损伤反应的关键元件，延胡索酸酶缺陷可通过破坏DNA修复来促进肿瘤生长。”

研究小组证实，延胡索酸酶是通过一个对基因表达与调控至关重要的过程——组蛋白甲基化来实现这一功能的。许多的癌症都被认为是由于错误调控的组蛋白甲基化所导致。

DNA修复过程的另一个重要组件是DNA-PK，这一蛋白激酶控制了DNA损伤反应，帮助保证了遗传稳定性。研究人员确定了DNA-PK和延胡索酸酶相互作用增加组蛋白甲基化，来促进DNA修复及健康细胞恢复的机制。

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他说：“我们知道组蛋白甲基化调控了DNA修复，但却未充分认识这种修复的潜在机制。我们的研究揭示出了一个借助于染色质相关延胡索酸梅的、DNA-PK调控潜在‘反馈’机制，以及这一延胡索酸酶在调控组蛋白甲基化和DNA修复中所起的功能。”

由一连串事件构成的这一修复过程发生于一些DSB区域，通过将双链的末端连接起来启动了DNA损伤“修复”。

由于有潜力让癌细胞对化疗或放疗敏感，越来越多的人在调查DNA-PKs和延胡索酸酶的抑制作用。希望更深入地了解它们的作用机制可以促成一些新的癌症治疗方法。

吕志民研究小组以往报告称，发现另一种代谢酶PKM2发挥蛋白激酶作用调控了癌细胞生成能量的过程——Warburg效应，并调控了基因表达及细胞周期进程（延伸阅读：吕志民教授Nature子刊解析癌症关键蛋白）。

“我们的新研究结果揭示出了延胡索酸酶在DNA修复中的作用，进一步证实代谢酶在癌细胞一些至关重要的细胞活动中发挥了非代谢功能，”吕志民说。

（生物通：何嫱）

作者简介：

吕志民

现为美国德克萨斯大学M. D. Anderson肿瘤中心， 肿瘤医学部， 神经肿瘤学系、分子与细胞肿瘤学系，正教授

教育背景
1986年毕业于泰山医学院医学专业，获医学学士学位（M.D. ），1998年于美国纽约市立大学研究生院与大学中心分子生物、细胞生物学与发育生物学获博士学位（Ph. D），1999年1月至2003年9月在美国加州萨尔克生物研究所进行博士后研究工作。

工作经历
1986年至1992年于中国山东省青岛市医院工作，2003年9月至2007年8月于美国德克萨斯大学安德森肿瘤中心分子遗传学系任助理教授，2003年9月至 2009年任美国德克萨斯大学安德森肿瘤中心, 肿瘤医学部, 神经肿瘤学系助理教授；2007年9月至2009年任美国德克萨斯大学安德森肿瘤中心, 肿瘤医学部, 分子与细胞肿瘤学系助理教授；2009至今任美国德克萨斯大学安德森肿瘤中心。并担任国内外多所高等院校博士生、博士后导师。

科研及获奖情况
迄今在Nature、Cell、PNAS、JBC等国际著名刊物上发表论文40余篇。1997年获纽约市立大学亨特学院Beatrice Goldstein Konheim 生命科学类研究生奖学金，1999年获萨尔克先锋奖，2000年获加州乳腺癌研究计划博士后基金，2004－2006年获美国德州安德森肿瘤中心研究基金，2004年获Charlotte Geyer基金会奖，2005年获美国儿童脑肿瘤基金会奖，2005年获中国科学院王宽诚基金会奖，2007年获脑肿瘤学会（BTS）基金会奖，2007－2009年获美国德州安德森肿瘤中心研究基金，2007年获Phi Beta Psi 联谊会研究资助奖，2008年获美国德州安德森肿瘤中心Peter Steck 青年科研工作者奖。

生物通推荐原文摘要：

Local generation of fumarate promotes DNA repair through inhibition of histone H3 demethylation

Histone methylation regulates DNA repair. However, the mechanisms that underlie the regulation of histone methylation during this repair remain to be further defined. Here, we show that exposure to ionizing radiation induces DNA-PK-dependent phosphorylation of nuclear fumarase at Thr 236, which leads to an interaction between fumarase and the histone variant H2A.Z at DNA double-strand break (DSB) regions. Locally generated fumarate inhibits KDM2B histone demethylase activity, resulting in enhanced dimethylation of histone H3 Lys 36; in turn, this increases the accumulation of the Ku70-containing DNA-PK at DSB regions for non-homologous end-joining DNA repair and cell survival. These findings reveal a feedback mechanism that underlies DNA-PK regulation by chromatin-associated fumarase and an instrumental function of fumarase in regulating histone H3 methylation and DNA repair.