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尹玉新团队揭示DNA复制与遗传稳定性的新机制
北京大学系统生物医学研究所尹玉新教授实验室最近研究取得突破,发现PTEN可以通过新靶点MCM2控制DNA复制过程以应对代谢压力和损伤,防止染色体畸变,维护基因组稳定性。尹玉新课题组近期已报道PTEN通过稳定RPA1蛋白调控DNA复制,而这项新研究进一步证明了PTEN能够调控DNA复制过程的多个方面,从而保持遗传物质处于高度稳态。该研究成果于11月17日正式发表于《Cell》子刊《Cell Reports》,论文题目为“PTEN Controls the DNA Replication Process through MCM2 in Response to Replicative Stress”(Feng et al., Cell Reports, 2015.13: 1295-1303)。
PTEN抑癌基因在肿瘤中突变率仅次于p53,是最重要的抑癌基因之一。PTEN蛋白在细胞浆中的功能主要是拮抗PI3K-AKT通路,调节细胞生长增殖等过程。尹玉新课题组曾首次报道PTEN定位在细胞核中维护染色体完整性。PTEN用C端与染色体着丝粒结合,以稳定基因组,PTEN C端缺失可以导致小鼠自发肿瘤形成。他们也证实PTEN通过组蛋白影响染色质结构重塑,从而广泛调节基因表达。这些研究成果为阐释PTEN的核功能以及抑制肿瘤发生发展的机理奠定了重要的基础,已被广泛引用和认可。
在细胞生长繁殖周期中,DNA复制是遗传的中心法则,DNA复制过程的正确进行是保证遗传物质稳定传递的关键,而DNA复制过程的任何差错都可能导致遗传物质突变或缺失,诱导或促进肿瘤发生。最近尹玉新教授研究团队发现细胞核PTEN可以从多个方面调控DNA复制进程:首先,PTEN可以通过RPA1蛋白保护DNA复制叉,从而维护基因组稳定性,有效应对DNA复制刺激;另一方面,PTEN可以通过调节MCM复合体重要组分MCM2的磷酸化状态,抑制MCM解旋酶复合体的功能,促使DNA复制进程在受到代谢压力或挑战时停滞,以保护DNA复制叉,避免发生染色体断裂。这些研究证明了PTEN可以有效保护新生DNA分子链,并控制DNA复制进程的正常运行,从而维护基因组稳定性,阻止癌症的发生和发展。该系列研究为肿瘤精准化个体治疗提供了新思路和新靶标。
尹玉新教授多年来持续专注PTEN的抑癌机制研究,其课题组在Cell系列和Nature系列等杂志发表了一批有国际影响的、有重大理论价值和转化医学价值的高水平科研成果,他的研究得到科技部重大基础研究计划、国家自然科学基金和北京大学-清华大学生命联合中心的支持。