四川大学华西医院发文揭示肿瘤细胞特异性的治疗靶点 肿瘤治疗开辟了新的有效途径

近日，四川大学华西医院研究人员在国际知名期刊《Science Advances》上发表了题为“Requirement of WDR70 for POLE3-mediated DNA double-strand breaks repair”的研究论文，该研究发现包含多个WD重复结构域的蛋白WDR70与RNF20/RNF40互作，协同促进H2B K120ub1，进而调控DNA聚合酶POLE3的转录和DNA双链断裂修复，证明了WDR70在调节基因组稳定性维持中发挥关键作用。

https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adh2358#sec-1

研究背景

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基因组不稳定是癌症的一个标志。DNA损伤的快速有效修复有助于维持基因组的完整性，这对细胞的存活至关重要。相反，功能失调的DNA损伤反应(DDR)导致未修复的DNA损伤破坏基因组完整性，从而诱发各种异常的细胞行为。DNA双链断裂(DSB)是最有效的激活因子之一，可通过同源重组(HR)或非同源末端连接(NHEJ)途径修复。虽然不同的DNA修复途径有不同的组成部分，但对DNA损伤的反应有几个共同的特征。简而言之，DNA损伤传感器被立即招募到DNA损伤位点，作为招募介质的平台。

H2B赖氨酸残基120单泛素化(H2BK120ub1)是最显著的染色质修饰之一。H2BK120ub1作为信号枢纽，触发多条显著的下游组蛋白修饰通路，并使染色质结构分解，从而参与多个关键的细胞过程，包括DNA转录、DNA损伤修复和DNA复制。特别是，H2BK120ub1是已知的组蛋白H3K4me3和H3K79me2这两种活性转录标志物的先决条件。除了乳腺癌基因1 (BRAC1)和小鼠双微体2 (MDM2)将H2B的赖氨酸120泛素化外，异源二聚体E3连接酶环指蛋白20/40 (RNF20/40)也将H2B的赖氨酸120泛素化。之前的研究提出，共济失调毛细血管扩张突变(ATM)激酶对RNF20丝氨酸172的磷酸化可促进HR和NHEJ。WD repeat - containing protein 70 (WDR70)由6个WD40重复结构域组成，作为CRL4复合体的一个亚单位，通过调节BRCA1, BRCA2, RAD51的转录和其他实质性的转录组变化，在同源定向修复(HDR)中发挥作用。CRL4WDR70可促进H2B单泛素化，影响DNA切除，从而影响HDR。尽管如此，研究人员目前对DDR中调节H2BK120ub1的因素的理解需要进一步完善。

研究过程及发现

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研究人员目前对DDR中调节H2BK120ub1的因素的理解需要进一步完善。通过亲和纯化质谱，研究人员鉴定了与WDR70相关的蛋白质谱，包括H2B单泛素化E3连接酶RNF20/40，并揭示了WDR70中的WD40重复序列是与RNF20/40相互作用所必需的。敲低WDR70后，H2BK120ub1的表达水平降低，而过表达缺乏完整WD40重复序列的WDR70或过表达RNF20/40不能恢复H2BK120ub1的水平，这表明WD40重复序列在WDR70与RNF20/40的相互作用中起着重要作用，因此是新的H2BK120ub1。虽然WDR70与RNF20/40的相互作用已在体内得到验证，但值得通过蛋白质结晶的方式进一步研究相互作用，以明确其结构基础，以明确相互作用是否为直接作用。

研究人员发现，WDR70缺失不仅对HDR蛋白有显著影响，而且对POLE3也有显著影响。据报道，POLE3促进检查点激活，POLE3的缺失增强了细胞对ATR抑制剂、PARP抑制剂和CPT的敏感性。因此，WDR70对POLE3的调控提示了H2BK120ub1与DDR中POLE3的转录之间的联系。H2BK120ub1和H3K79me2在POLE3位点的富集，以及异位H2B2KR进入突变体H2B的染色质中，严格阻断H2B的单素化，从而导致细胞中H2BK120ub1驱动的过程，这些都说明了WDR70和H2BK120ub1在POLE3转录中的重要意义。

研究人员推测含有POLE3的CHRAC复合体可能促进DNA修复。数据支持这种可能性，因为共免疫沉淀实验显示，在CPT处理的细胞中，POLE3直接与CHRAC1相互作用。研究人员观察了POLE3和KU80之间的相互作用，以及CPT诱导DNA断裂后相互作用的增强。一个值得注意的发现是，在体内，KU80倾向于在DNA损伤位点招募，这表明POLE3-CHRAC1复合物在DNA损伤位点招募或限制KU70/80复合物以完成修复功能方面起着关键作用。RNF20的缺失也会导致YFP-KU80在激光诱导损伤位点的招募缺陷，这支持了研究人员的发现，H2BK120ub1驱动POLE3转录，从而增强KU80的招募。

WDR70蛋白缺失导致基因组的不稳定及DNA损伤修复缺陷

本研究结果还通过显示CRC中CHRAC1的D121Y突变强调了染色质调节因子在癌症中的重要性，该突变对POLE3相互作用和DDR中KU70/80复合体的募集有很大的挑战。基因组不稳定性和未修复的DSB堆积是许多恶性肿瘤的常见问题，因为癌细胞受到大量DNA损伤事件的轰击。因此，本研究工作表明POLE3或异常的CHRAC1可以作为肿瘤细胞特异性的治疗靶点。

研究意义

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本研究证明了WDR70在调节基因组稳定性维持中发挥关键作用，该发现对于理解表观遗传信息调控DNA修复具有重要意义，同时也暗示靶向WDR70蛋白可能是肿瘤治疗的一种有效途径。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adh2358#sec-1

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。