高大明研究組在生長(zhǎng)信號(hào)對(duì)基因組穩(wěn)定性調(diào)控方面取得重要進(jìn)展
來(lái)源：
時(shí)間：2018-02-27
2月5日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nature Cell Biology （《自然•細(xì)胞生物學(xué)》）在線發(fā)表中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所高大明團(tuán)隊(duì)的最新研究成果“The mTOR-S6K pathway links growth signaling to DNA damage response by targeting RNF168”。
生物個(gè)體基因組完整性的維持得益于細(xì)胞內(nèi)完善的DNA修復(fù)機(jī)制。當(dāng)基因組受到細(xì)胞內(nèi)外刺激而引起DNA損傷時(shí)，如不能及時(shí)修復(fù)，可能導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定，造成細(xì)胞凋亡、衰老、甚至細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞等不可逆轉(zhuǎn)的不良后果，而基因組不穩(wěn)定性也被公認(rèn)為腫瘤細(xì)胞的重要特征之一。之前的研究表明，機(jī)體營(yíng)養(yǎng)過(guò)?；蛘呱L(zhǎng)信號(hào)的過(guò)度活化與基因組不穩(wěn)定性和腫瘤發(fā)生密切相關(guān)，但具體的分子機(jī)制一直不清楚。
本研究中，高大明團(tuán)隊(duì)首先發(fā)現(xiàn)氨基酸刺激或抑癌基因LKB1的缺失都會(huì)導(dǎo)致DNA 損傷修復(fù)的缺陷，而這種現(xiàn)象是因?yàn)榧?xì)胞代謝調(diào)控的中心調(diào)控者-mTOR-S6K通路的活化而造成的。深入的分子機(jī)制研究表明，活化的mTOR-S6K通路可以催化DNA損傷修復(fù)關(guān)鍵E3泛素聯(lián)接酶RNF168的Ser60磷酸化。通過(guò)進(jìn)行重組蛋白體外泛素化實(shí)驗(yàn)，及利用基因敲入（knock-in）點(diǎn)突變小鼠進(jìn)行DNA損傷修復(fù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，研究人員證實(shí)Ser60的磷酸化會(huì)嚴(yán)重抑制RNF168的酶活及DNA損傷的及時(shí)修復(fù)。有趣的是，該磷酸化修飾還強(qiáng)烈促進(jìn)RNF168的泛素化降解，降低RNF168的蛋白表達(dá)水平。抑癌基因LKB1的突變或缺失在肺癌等多種腫瘤中高發(fā)，并被認(rèn)為是引起mTOR-S6K通路超強(qiáng)活化的病理原因之一。研究人員繼續(xù)利用LKB1敲除細(xì)胞系及LKB1缺失引發(fā)的KRASG12D/Lkb1L/L小鼠原發(fā)肺癌模型，探討了RNF168-Ser60磷酸化在細(xì)胞DNA損傷反應(yīng)及腫瘤發(fā)生中的功能。研究發(fā)現(xiàn)，外源表達(dá)的RNF168-S60A突變體（不能被mTOR-S6K通路磷酸化)， 能夠完全逆轉(zhuǎn)LKB1敲除造成的DNA損傷反應(yīng)缺陷，并強(qiáng)烈抑制LKB1缺失引發(fā)的肺腫瘤發(fā)生。因此，mTOR-S6K通路對(duì)RNF168的負(fù)調(diào)控是LKB1/mTOR通路失調(diào)介導(dǎo)腫瘤發(fā)生的重要步驟。
該研究成果是生長(zhǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與DNA損傷修復(fù)兩大領(lǐng)域的重要進(jìn)展，通過(guò)充足有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，建立了細(xì)胞外的氨基酸與生長(zhǎng)因子等微環(huán)境信號(hào)通過(guò)mTORC1-S6K-RNF168信號(hào)軸促進(jìn)基因組不穩(wěn)定性的新模型，為研究機(jī)體營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩/代謝狀態(tài)異常與腫瘤發(fā)生之間的關(guān)系提供了新的思路。
謝小多博士，胡弘歷博士，童欣媛博士，李龍博士為本文的共同第一作者，高大明研究員為通訊作者。
該研究得到了生化與細(xì)胞所季紅斌研究員、孟飛龍研究員、胡榮貴研究員，曾嶸研究員、黃晶研究員、中科院上海生科院（人口健康領(lǐng)域）秦駿研究員、中科院上海藥物所周虎研究員、 OrigiMed 秦公煒博士，以及哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院魏文毅教授等的協(xié)助。本項(xiàng)目得到國(guó)家基金委優(yōu)秀青年基金，中科院先導(dǎo)項(xiàng)目，科技部重大研究計(jì)劃等經(jīng)費(fèi)資助，同時(shí)獲生化與細(xì)胞所公共技術(shù)服務(wù)中心動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)、細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)的大力支持。
