组蛋白去甲基化酶Rph1在DNA损伤中的功能及调控机制

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组蛋白修饰是染色体结构和转录的重要调控因子,负责组蛋白修饰的酶在表观遗传中被定义为“书写”蛋白组蛋白甲基转移酶和去甲基化酶参与到了组蛋白修饰、染色体重塑、DNA复制、转录延伸、DNA损伤修复等通路中。在酵母中五个包含JmjC结构域的去甲基化酶分别是:Jhdl,Jhd2,Rphl,Gisl,Ecm5。本课题中我们对酿酒酵母中的组蛋白去甲基化酶Rphl在DNA损伤中的功能进行了研究。我们的研究指出Rphl作为一个广泛转录抑制子调控了一些参与DNA修复的基因。然而,Rphl调控这些基因的表达并不依赖于去甲基化酶活性。为了找出Rphl具体结合在哪些基因上,我们进行了染色质免疫共沉淀实验及高通量测序,发现Rphl定位的基因大部分与核糖体的合成有关,而不是我们预测的DNA损伤修复基因。Rphl在rDNA区有很高的富集,并且能够与RNA聚合酶I亚基Rpa190产生相互作用,证明Rphl有可能参与了 rRNA转录。在DNA损伤试剂刺激下,Rphl会被降解,以解除这些基因的抑制状态。出乎我们意料的是,Rphl并不是通过26S蛋白酶体途径来降解,而是通过自噬途径来降解。敲除自噬相关的基因或者用自噬抑制剂处理细胞都能阻止Rphl的降解。通过质谱技术,我们鉴定出Rphl可以直接与核输出蛋白Crml发生相互作用,而这对于Rphl从细胞核穿梭到细胞质是必需的。更为重要的是,乙酰转移酶Gcn5能够直接乙酰化Rphl,而且Gcn5介导的乙酰化对于Rphl在刺激情况下转运出核并降解是必需的。进一步研究证明,包含Gcn5的SAGA复合物而不是SLIK或者ADA复合物负责Rph1的降解。通过质谱鉴定,我们找到了 8个可能由Gcn5介导的Rph1赖氨酸乙酰化位点,但是我们将这些位点突变后,发现并不影响MMS处理下Rph1的降解。根据现有的实验结果,我们提出了一个模型:在DNA损伤刺激下Rph1会通过自噬降解,以解除对DNA损伤基因的抑制,Gcn5介导的乙酰化能够有效调控Rph1的自噬降解,这种调控机制对于DNA损伤信号通路的激活和细胞内环境的稳态都是十分必要的。通过本文的研究,我们鉴定并发现了 Rph1与DNA损伤修复(DNA damage repair,DDR)和自噬之间确实存在联系。酿酒酵母中Rph1的过表达将会抑制DNA损伤信号的激活,所以当DNA损伤发生以后,Rph1必需被快速降解。我们发现Rph1的降解依赖于Gcn5介导的乙酰化修饰,这种修饰对于Rph1从细胞核转运到细胞质并进入自噬体中降解是必需的。而且乙酰化介导的自噬途径降解很有可能作为一种广泛的清除受损细胞器和DDR抑制子的机制存在。
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