解螺旋酶DDX11通过调节CtIP-MRN复合体对DSBs末端剪切促进同源重组修复的机制研究
批准号:
32101165
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
高山山
依托单位:
学科分类:
前沿技术基础理论
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
高山山
中文摘要
同源重组(HR)是DNA双链断裂(DSBs)修复的主要通路之一,且为无错修复。断裂末端的单链剪切形成3´单链DNA(ssDNA)是HR修复的关键起始步骤,其机制还有待进一步明确。我们前期预研发现,解螺旋酶DDX11在放射诱发DNA损伤后可被募集到DNA损伤位点,与HR修复通路重要调节蛋白CtIP、MRE11存在相互作用,敲低DDX11导致HR修复抑制、细胞放射敏感性增加。本课题拟在前期预研基础上,探究DDX11参与调控DNA双链断裂HR修复的功能及机制,重点研究:DDX11募集到DNA损伤位点的分子机制、与已知HR修复蛋白的相互调节作用、DDX11的解螺旋酶活性在DNA双链断裂末端单链剪切形成3´ssDNA中的作用,以揭示DDX11在放射所致DNA损伤修复中的新功能,同时,阐明解螺旋酶协同CtIP-MRN复合物促进DSBs末端单链剪切作用,深入解析HR修复通路机制。
英文摘要
Homologous recombination(HR) is described as an error-free process and is one of the two major pathways to repair DNA double strand breaks(DSB).DNA end resection,which cuts the DSB ends and generates 3′ single-stranded DNA (ssDNA),is an essential step of HR,but its mechanism is still unclear. Previous studies in our lab showed that: 1) DDX11 was recruited to DNA damage site in response to irradition induced DNA damage;2) DDX11 interacted with the DNA damage repair associated proteins CtIP and MRE11;3)Knocking down of DDX11 attenuated HR repair and increased the radiation sensitivity of cancer cells.Accordingly, we presumed that DDX11 plays an important role in DNA damage repair.Therefore, We intend to do a systematic research on the effects and molecular mechanisms of DDX11 in HR repair: 1)the mechanisms of DDX11 recuriment to DNA damage sites;2) the function of its interaction with HR-associated proteins;3) the role of its helicase activity in DSBs end resection. Our study will reveal novel functions of DDX11 in DNA damage repair as well as discover novel mechanisms in the regulation of HR DNA end resection.
DNA双链断裂(DNA double strand breaks,DSBs)主要通过同源重组(homologous recombination, HR)与非同源末端连接(non-homologous end joining, NHEJ)、DNA聚合酶θ介导的末端连接修复(Polymerase theta-mediated end joining, TMEJ)三种方式进行修复,其中HR与TMEJ需要MRN复合体介导的DSBs末端剪切过程。CtIP-MRN复合体介导的HR修复过程中,最终形成的ssDNA长度约100bp,随后由Exo1、Dna2等延长。与HR修复不同的是,TMEJ所需的剪切程度相对较小,通常产生2-20个碱基的微同源序列。CtIP-MRN复合体介导的DSBs 5’端末端剪切是DSBs修复途径选择的重要一步,也是HR与TMEJ通路起始的关键步骤。MRN复合体介导的DSB末端剪切是如何起始的,以及其是如何调控HR与TMEJ修复通路选择的,还不清楚。. 解螺旋酶DDX11属于XPD解螺旋酶家族,可解螺旋双链DNA的前100bp,然后RPA将解螺旋的DNA延伸至500bp,DDX11在维持基因组稳定性中发挥着重要功能。本项目通过研究DDX11对DNA损伤修复的调控作用,发现DDX11通过与MRE11的直接结合招募至DNA损伤位点,促进CtIP-MRN复合体的组装以及DSBs末端剪切,促进DSBs同源重组修复。此外我们还发现DDX11可能发挥HR与TMEJ修复通路选择的功能。. Polθ介导的TMEJ修复,是DSBs修复过程的备选途径。当同源重组修复缺陷时,TMEJ修复效率会增高,从而导致PARP1抑制剂的耐药性,POLQ是癌症治疗中解决PARP抑制剂的耐药问题颇具前景的靶标。我们的研究证实DDX11可促进HR修复途径,抑制TMEJ修复途径。DDX11功能缺失可导致HR修复途径缺陷,从而提高肿瘤细胞对PARP1抑制剂敏感性,但是因为TMEJ修复途径的存在,仍然会有一部分肿瘤细胞存活。因此,当DDX11功能缺失,PARP、TMEJ抑制剂同时处理肿瘤细胞可导致肿瘤细胞死亡,从而达到杀伤肿瘤的最好效果。我们的研究发现了临床PARP1、TMEJ抑制剂治疗肿瘤的理论策略和新的生物标志物。
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