北大尹玉新Cell Res发表新成果

最近，北京大学系统生物医学研究所尹玉新课题组在Nature子刊《Cell Research》发表一项研究成果，发现肿瘤抑制因子PTEN对于DNA复制叉的保护是必不可少的，PTEN的缺可导致DNA复制叉刺激下复制叉的坍塌，进而导致染色体的不稳定。

　　

生物通报道：最近，北京大学系统生物医学研究所尹玉新课题组在Nature子刊《Cell Research》发表题为“PTEN regulates RPA1 and protects DNA replication forks”的研究成果，发现肿瘤抑制因子PTEN对于DNA复制叉的保护是必不可少的，PTEN的缺可导致DNA复制叉刺激下复制叉的坍塌，进而导致染色体的不稳定。

本文通讯作者尹玉新教授长期从事肿瘤发生机理的研究，主要关注抑癌基因p53和PTEN在细胞周期调控、细胞凋亡和基因组稳定性中发挥的作用。1992年他以第一作者身份在Cell发表论文，首次报道p53能够控制人类基因组的稳定性，并证明这一功能是通过其对细胞周期的调控达成的。1998年他第一个发现了p53指导细胞对环境压力反应的机理，这一工作发表在Nature。2003年他的研究团队首次揭示出p53下游组织特异性靶基因PAC1，从而在p53和MAP激酶通路之间建立联系，这一工作也发表在Nature。他们还发现RAD9是一个转录因子并且能调控p21以及与细胞周期检验点和胚胎发生相关的其它基因。其研究组近年来致力于另一个抑癌基因PTEN 的研究。延伸阅读：PLOS：肿瘤抑制基因PTEN的新作用。

细胞增殖需要许多过程的精确排序，以确保基因组信息的准确传播以及基因组完整性的维持，准确的DNA复制对于基因组稳定性是必不可少的。尽管有许多细胞内和细胞外的障碍可导致复制应激（一种复杂的现象，表现为复制叉进展和/或DNA合成的缓慢或失速），DNA复制机器必须完成基因组信息的准确复制。复制应激可能起因于癌基因激活，并显著影响基因组稳定性、细胞存活和人类疾病的发病机制，包括癌变。

复制应激后，复制蛋白A结合毗邻新复制双链DNA的单链DNA，它们已经失速以为了保护这一单一的裸链，让细胞准备好克服压力。当细胞不能成功地克服应激，就可能发生DNA复制的异常，并可能引起不受控制的起始反应和复制叉坍塌，从而促进基因损伤和基因组不稳定性。因此，保护复制免于应激，对于基因组完整性的维持和预防肿瘤的发生，是至关重要的。

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PTEN基因是人类肿瘤中最常见的一个突变基因。其典型的肿瘤抑制功能是磷酸肌醇-3,4,5-三磷酸盐的去磷酸化，从而抑制刺激细胞生长和存活的PI3K/Akt通路。在细胞核中，PTEN也发挥着不依赖磷酸酶活性的抑癌基因活性，在那里它起着至关重要的作用，通过与着丝粒相互作用并控制DNA损伤，维持染色体的稳定性。

RPA是一种重要的真核生物单链DNA结合蛋白复合物。由三个亚基组成：RPA1 (RPA70)、RPA2 (RPA32)和RPA3 (RPA14)。BPA对于DNA复制、端粒维护、DNA重组、DNA修复和DNA损伤检查点的激活，是必不可少的，并已被证明是复制叉保护复合物的一部分。足够水平的游离RPA，对于基因组完整性的维持至关重要，从而表明RPA发挥着显著的抑癌作用。

泛素化是一种可逆的翻译后修饰。泛素（Ub）-基异构肽键可以被deubiquitinases（DUBs）裂解。已经确定了五个Dub家族，包括卵巢肿瘤蛋白酶（OTUs）。OTUB1是一个OTU家族DUB半胱氨酸蛋白酶裂解，可高度特异地裂解Lys48连接的多聚泛素链，它能靶定蛋白用于蛋白酶体降解。

在这项研究中，研究人员表明，PTEN基因在DNA复制叉的保护中发挥重要作用，从而在复制应激下维持基因组稳定。PTEN基因位于复制位点，与RPA1以及OTUB1相互作用，从而调节RPA1稳定性。此外，PTEN和RPA1的表达与大肠癌显示出很强的相关性。与这些结果一致，通过同源重组的RPA1杂合破坏，可促进小鼠肿瘤的发生。基于这些数据，该研究小组提出了一种新的肿瘤抑制机制，PTEN通过这一机制调节RPA1蛋白的稳定性，并保护DNA复制叉在复制压力下维持基因组的稳定性。

该文揭示了PTEN在核内调控DNA复制的新功能，首次发现PTEN通过全新机制调控下游分子RPA1的表达和功能。为今后进一步加深PTEN在核内功能的认识开辟了新的路径，也为作者于2007年在Cell撰文首创“PTEN是基因组守护者”的理念提供了全新，明确的证据，为癌症的诊断与治疗提供了新的理论基础。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
PTEN regulates RPA1 and protects DNA replication forks
Abstract: Tumor suppressor PTEN regulates cellular activities and controls genome stability through multiple mechanisms. In this study, we report that PTEN is necessary for the protection of DNA replication forks against replication stress. We show that deletion of PTEN leads to replication fork collapse and chromosomal instability upon fork stalling following nucleotide depletion induced by hydroxyurea. PTEN is physically associated with replication protein A 1 (RPA1) via the RPA1 C-terminal domain. STORM and iPOND reveal that PTEN is localized at replication sites and promotes RPA1 accumulation on replication forks. PTEN recruits the deubiquitinase OTUB1 to mediate RPA1 deubiquitination. RPA1 deletion confers a phenotype like that observed in PTEN knockout cells with stalling of replication forks. Expression of PTEN and RPA1 shows strong correlation in colorectal cancer. Heterozygous disruption of RPA1 promotes tumorigenesis in mice. These results demonstrate that PTEN is essential for DNA replication fork protection. We propose that RPA1 is a target of PTEN function in fork protection and that PTEN maintains genome stability through regulation of DNA replication.