26S蛋白酶体在DNA损伤应答中的底物识别机制研究
批准号:
32071257
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
郭行
依托单位:
学科分类:
蛋白质、多肽与酶生物化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭行
中文摘要
26S蛋白酶体负责真核细胞中绝大多数蛋白质的降解,对于几乎所有细胞活动都不可或缺。然而,人们对蛋白酶体自身如何被调控却知之甚少。我们发现蛋白酶体的泛素识别亚基Rpn10在多种DNA损伤条件下会发生磷酸化,且该修饰对受损细胞的存活有重要调控作用。我们推测Rpn10磷酸化可以改变其对不同泛素链的识别能力,从而影响蛋白酶体对损伤修复相关蛋白的降解。尽管DNA损伤应答中有多种蛋白会发生不同形式的泛素化,也有多项研究证明蛋白酶体活性对DNA修复至关重要,但是蛋白酶体如何识别、区分这些泛素化的蛋白尚不完全清楚。本项目将运用生物化学、细胞生物学、基因编辑、化学生物学、定量质谱、小鼠模型等多种手段研究Rpn10磷酸化与蛋白酶体底物选择性的关系及其在DNA损伤修复中的生物学意义,明确DNA损伤应答过程中蛋白酶体的底物范围,为相关抗癌药物与蛋白酶体抑制剂的合理联用提供理论和实验依据。
英文摘要
The 26S proteasome is responsible for degradation of the majority of cellular proteins in eukaryotes. Despite its indispensable roles in almost every cellular activity, how the proteasome itself is regulated remains unclear. Current research of my laboratory is focused on proteasome regulation by chemical modifications. Our preliminary study has established that Rpn10/PSMD4, an essential ubiquitin receptor subunit of the 26S proteasome, becomes phosphorylated in response to a variety of DNA damages. It is well known that numerous DNA repair-related proteins are modified by mono- or poly-ubiquitination, and that the proteolytic activity of the proteasome is essential for several types of DNA repair. However, how the 26S proteasome recognizes and distinguishes the variety of ubiquitinated proteins involved in DNA damage responses (DDR) remains poorly understood. We hypothesize that DNA damage-induced Rpn10 phosphorylation represents a novel substrate selection mechanism of the 26S proteasome that may be critical in regulating the turnover of DDR proteins and the outcomes of DNA damage repair. Here we propose a series of strategies including biochemistry, cell biology, gene editing, chemical biology, quantitative proteomics and mouse models to investigate the role of Rpn10 phosphorylation in determining the substrate selectivity of the proteasome, to elucidate its relevance to DNA damage repair and to define the spectrum of proteasome substrates involved in DDR. This work will provide important clues for the potential co-administration of DNA-damaging drugs and proteasome inhibitors as a combinatorial therapy for cancer treatment.
泛素-蛋白酶体系统 (the ubiquitin-proteasome system, UPS) 介导的底物降解在DNA损伤应答 (DNA damage response, DDR) 过程中发挥重要作用。然而,26S蛋白酶体识别和区分DDR蛋白的详细机制尚不清楚,蛋白酶体自身是否以及如何受DNA损伤调控也有待探索。本研究发现多种类型的DNA损伤可迅速诱导蛋白酶体底物识别亚基之一 Rpn10/PSMD4第266位丝氨酸位点(Ser266) 磷酸化。Ser266位于Rpn10两个UIM (ubiquitin-interacting motif)之间保守的SQ基序,可被 ATM/ATR/DNA-PK激酶识别。运用CRISPR/Cas9技术我们构建了Rpn10-S266N敲入细胞。Rpn10-S266N细胞对DNA损伤更加敏感,表现出明显的同源重组 (HR) 修复缺陷。一系列体外和细胞实验显示Ser266磷酸化影响两个UIM的相对构象和位置,削弱Rpn10与泛素化底物的结合。结合临近标记和定量蛋白组学,我们发现 Ser266磷酸化通过调控Rpn10对底物的选择性避免一些关键的DDR蛋白如BRCA1过早被降解,为DNA损伤修复提供充足的时间。本研究揭示了一种全新的蛋白酶体底物选择调控机制,加深了我们对DNA损伤修复的分子机制的认识,也为蛋白靶向降解相关研究提供了新的思路。
耐药肿瘤细胞中26S蛋白酶体调控因子的鉴定与相关联合用药策略研究
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批准号:LZ23C050003
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2023
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负责人:郭行
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依托单位:
26S蛋白酶体肉豆蔻酰化修饰调控肿瘤发生与耐药的机制研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:郭行
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依托单位:
26S蛋白酶体膜定位的调控机制与功能研究
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批准号:31870762
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项目类别:面上项目
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资助金额:59.0万元
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批准年份:2018
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负责人:郭行
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依托单位:
磷酸酶UBLCP1对26S蛋白酶体去磷酸化的机制与功能研究
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批准号:31671391
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2016
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负责人:郭行
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依托单位:
国内基金
海外基金