DNA雙鏈斷裂(DSBs)是最嚴重的一種遺傳缺陷形式,可導致癌癥及治療耐藥。發表于本周的一項新研究揭示出了更多有關DSBs發生原因以及這種斷裂修復機制的細節。
來自德克薩斯大學MD安德森癌癥中心、上海交通大學和四川大學的研究人員報告稱,他們發現了一種代謝酶——延胡索酸酶(fumarase)在DNA復制中所起的作用。研究結果發布在8月3日的《自然細胞生物學》(Nature Cell Biology)雜志上。
德克薩斯大學MD安德森癌癥中心神經腫瘤學教授呂志民(Zhimin Lu)博士說:“我們的研究表明,延胡索酸酶的酶活性以及它的產物延胡索酸是DNA損傷反應的關鍵元件,延胡索酸酶缺陷可通過破壞DNA修復來促進腫瘤生長。”
研究小組證實,延胡索酸酶是通過一個對基因表達與調控至關重要的過程——組蛋白甲基化來實現這一功能的。許多的癌癥都被認為是由于錯誤調控的組蛋白甲基化所導致。
DNA修復過程的另一個重要組件是DNA-PK,這一蛋白激酶控制了DNA損傷反應,幫助保證了遺傳穩定性。研究人員確定了DNA-PK和延胡索酸酶相互作用增加組蛋白甲基化,來促進DNA修復及健康細胞恢復的機制。
他說:“我們知道組蛋白甲基化調控了DNA修復,但卻未充分認識這種修復的潛在機制。我們的研究揭示出了一個借助于染色質相關延胡索酸梅的、DNA-PK調控潛在‘反饋’機制,以及這一延胡索酸酶在調控組蛋白甲基化和DNA修復中所起的功能。”
由一連串事件構成的這一修復過程發生于一些DSB區域,通過將雙鏈的末端連接起來啟動了DNA損傷“修復”。
由于有潛力讓癌細胞對化療或放療敏感,越來越多的人在調查DNA-PKs和延胡索酸酶的抑制作用。希望更深入地了解它們的作用機制可以促成一些新的癌癥治療方法。
呂志民研究小組以往報告稱,發現另一種代謝酶PKM2發揮蛋白激酶作用調控了癌細胞生成能量的過程——Warburg效應,并調控了基因表達及細胞周期進程。
“我們的新研究結果揭示出了延胡索酸酶在DNA修復中的作用,進一步證實代謝酶在癌細胞一些至關重要的細胞活動中發揮了非代謝功能,”呂志民說。
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