來自美國哈佛醫(yī)學(xué)院、復(fù)旦大學(xué)和美國紐約威爾康乃爾醫(yī)學(xué)院等處的研究人員在新研究中揭示了一種DNA修復(fù)酶與另一種DNA解螺旋酶協(xié)同作用修復(fù)遺傳密碼堿基損傷的新機制。這一研究成果于11月4日發(fā)表在頂級生物學(xué)期刊《細(xì)胞》（Cell）旗下子刊《分子細(xì)胞》（Molecular cell）雜志上。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是著名華人學(xué)者施揚教授，其早年畢業(yè)于上海第一醫(yī)學(xué)院藥學(xué)系，2004年成為哈佛醫(yī)學(xué)院病理學(xué)系教授，2005年受聘復(fù)旦大學(xué)長江學(xué)者講座教授，長期從事病理學(xué)、生物化學(xué)以及分子生物學(xué)等方面的研究。并在表觀遺傳學(xué)研究中取得重要成就，率先發(fā)現(xiàn)了第一個組蛋白去甲基酶。其研究成果多次在nature、cell、genes&dev等國際頂尖雜志上發(fā)表。

人和其他生物常暴露于多種可造成DNA損傷的環(huán)境污染物，如紫外光、多環(huán)芳烴、重金屬元素。如果損傷未能得到適當(dāng)?shù)男迯?fù)，可引起基因突變，并有可能進(jìn)一步引發(fā)癌癥或造成細(xì)胞死亡。幸運的是，雖然我們每天經(jīng)歷DNA損傷但并不一定會發(fā)展成為癌癥。這種幸運很大程度上來自于奇妙的DNA修復(fù)功能，保護我們的細(xì)胞以防止突變。然而任何事物均存在著雙面性。癌細(xì)胞也可借助DNA修復(fù)酶在保護基因組完整性的同時，對烷基化療法產(chǎn)生耐受。

ALKB是一種進(jìn)化上高度保守的蛋白，其同源體廣泛存在于酵母、果蠅、線蟲、人等多種生物中。過去的研究表明ALKB在DNA/RNA烷基化損傷修復(fù)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。人類的同源基因編碼蛋白ALKBH3具有與ALKB相似的生物效應(yīng)，均對單鏈DNA顯示較強的活性。

在這篇文章中，研究人員獲得了純化的ALKBH3復(fù)合物，并證實它可與激活信號輔整合素1 復(fù)合體亞基3（ASCC3）協(xié)同作用促使癌細(xì)胞對DNA烷基化損傷耐受。ASCC3具有3’-5’ DNA解螺旋酶活性，借助于這一活性解開DNA雙鏈后，ALKBH3繼而識別單鏈DNA烷基化損傷并對其進(jìn)行修復(fù)。研究人員證實當(dāng)ALKBH3 或 ASCC3活性喪失時均可導(dǎo)致細(xì)胞中3-甲基胞嘧啶增多，抑制細(xì)胞增殖。

這一研究揭示了ALKBH3協(xié)同ASCC以細(xì)胞特異性方式維持基因組穩(wěn)定的分子機制，該發(fā)現(xiàn)將幫助研究者們開發(fā)出特異性的藥物促進(jìn)或破壞這些相互作用，從而推動人類疾病包括癌癥的治療。

不久前，施揚教授還帶領(lǐng)其在復(fù)旦大學(xué)的研究小組解析了一個甲基化關(guān)鍵蛋白UHRF1的晶體結(jié)構(gòu)及功能機制。UHRF1是一種核蛋白，過去的研究表明UHRF1在確保DNA甲基化的正確復(fù)制中起重要重要。研究人員鑒別了UHRF1與組蛋白H3的結(jié)合狀態(tài)。體外結(jié)合實驗分析和晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表明UHRF1是通過PHD finger結(jié)構(gòu)域結(jié)合到組蛋白H3多肽的精氨酸R2位置上。當(dāng)H3R2發(fā)生甲基化作用時則可破壞這一復(fù)合物的形成。通過微點陣及染色體免疫共沉淀（ChIP）技術(shù)，研究人員鑒別出了UHRF1的直接靶基因。在進(jìn)一步的實驗分析中，研究人員證實UHRF1是通過PHD finger結(jié)構(gòu)域與H3R2結(jié)合從而發(fā)揮對靶基因表達(dá)的抑制作用的。這一研究結(jié)果表明組蛋白精氨酸的甲基化作用與UHRF1的功能之間可能存在著交互影響，UHRF1與H3R2的結(jié)合事件對于維持正確的表觀遺傳學(xué)控制具有非常重要的意義。相關(guān)研究論文發(fā)表在7月的《Molecular cell》雜志上。