北京大学发现抵抗AML化疗耐药性的新目标:hCINAP

 行业动态     |      2019-09-04

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。


北京大学发现抵抗AML化疗耐药性的新目标:hCINAP


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。


北京大学发现抵抗AML化疗耐药性的新目标:hCINAP

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。


北京大学发现抵抗AML化疗耐药性的新目标:hCINAP


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。


研究背景


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。