Nature子刊|重大发现!北京大学郑晓峰团队发现抵抗AML化

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维持基因组稳定性对于生物体的正常运作至关重要。细胞的基因组不断受到各种DNA损伤剂的攻击，双链断裂（DSB）是这类事件中最有害的。为了维持DSB后的基因组稳定性，细胞已经开发出两种主要的DSB修复途径，经典的非同源末端连接（c-NHEJ）和同源重组（HR），这两者都是DNA损伤反应必不可少的修复机制。但是，如果对DNA的损伤太严重而无法修复，细胞就会发生细胞凋亡。为了理解DDR中涉及的机制，鉴定参与和控制这些修复途径的调节蛋白是至关重要的。

急性髓性白血病（AML）是一种严重的血液系统恶性肿瘤。核蛋白（NPM1）基因突变代表AML12患者中最常见的遗传病变。通常，用于AML治疗的化学治疗药物的作用机制依赖于DNA合成的抑制和癌细胞中DNA DSB的诱导，最终导致细胞凋亡或细胞死亡。非常高的基因组不稳定性和细胞凋亡率与AML患者预后的改善有关。重要的是，DDR的诱导是服用这些药物的主要后果之一，导致通过c-NHEJ和HR途径诱导DNA修复。然而，影响这两种AML修复途径的细胞效应物尚未明确鉴定。核ATP酶蛋白（hCINAP），也称为腺苷酸激酶，在真核生物中是高度保守的。在人类细胞中，hCINAP参与Cajal体的形成，通过HDM2-p53途径影响p53活性，调节18S rRNA加工，并通过调节Warburg效应确定结直肠癌干细胞的自我更新。然而，hCINAP在DDR中的生理功能和基因组稳定性的维持尚未阐明。

2019年8月23日，北京大学生命科学学院郑晓峰团队在Nature Communications上发表题为“hCINAP regulatesthe DNA-damage response and mediates the resistance of acute myelocyticleukemia cells to therapy”的文章，发现hCINAP是克服AML患者对化疗和放疗耐药的潜在的目标。

为了探究   hCINAP   是否参与   DDR   ，用电离辐射（   IR   ）处理   U2OS   细胞以诱导   DSB   。响应于损伤刺激，   hCINAP   在免疫荧光测定中从细胞质转移到细胞核。与这些观察结果一致，核心   hCINAP   增加，而   IR   处理后细胞质   hCINAP   减少。这些结果表明   hCINAP   在   DNA   修复过程中以时空方式起作用。接下来，利用激光微辐射系统在表达   GFP-hCINAP   的   U2OS   细胞中产生局部   DNA   损伤。

在微辐射后，   GFP-hCINAP   被募集到激光诱导的   DNA   损伤中。微辐射后约   2   分钟荧光信号开始增强，约   8   分钟后达到最大值，此后减少，照射后约   40   分钟后恢复到预损伤水平，表明   hCINAP   的募集   DNA   损伤位点是一个按时间顺序排列的过程。还检测到内源性   hCINAP   向受损部位的募集。研究人员推断   hCINAP   在相对早期的损伤反应期间不起作用，因为它在辐射后的后续滞后期后被募集到   DNA   损伤部位。

DDR中hCINAP介导的化疗和放疗耐药的工作模式

急性髓性白血病（AML）是造血系统的遗传异质性恶性疾病，其特征在于DNA损伤的未成熟骨髓前体的积累。该研究发现hCINAP参与双链DNA断裂（DSB）的修复，其表达与AML预后相关。在DSB之后，hCINAP被募集到损伤位点，在那里它促进NPM1的SENP3依赖性deSUMO化。这反过来导致RAP80从损伤位点解离和CTIP依赖性DNA切除和同源重组。

NPM1 SUMO化是DNA损伤应答（DDR）早期DNA修复蛋白募集所必需的，SUMO化NPM1影响BRCA1复合物的组装。hCINAP的敲减也使患者来源的异种移植物（PDX）小鼠模型对化学疗法敏感。在临床AML样品中，低hCINAP表达与患者的较高总体存活率相关。这些结果提供了机制洞察hCINAP在DNA损伤反应期间的功能及其在AML对治疗的抗性中的作用。