细胞基因组DNA容易受到内源和外界因素影响产生不同类型的DNA损伤。为了应对DNA损伤,细胞进化出了复杂而精确的DNA损伤应答系统(DDR),包括DNA损伤检验点和DNA修复系统。DNA双链断裂(DSB)是对细胞毒性较大的一种DNA损伤类型,它主要通过同源重组修复(homologous recombination,HR)与非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)两种途径来修复。DSB修复发生在染色质水平,受到细胞内组蛋白修饰的严密调控。酵母细胞中组蛋白H2B能够在泛素交联酶Rad6(E2)和连接酶Bre1(E3)的共同作用下发生单泛素化修饰(H2Bub)。H2Bub能够参与多个重要生物学过程,如基因转录、DNA复制、DNA修复、端粒维护等。H2Bub在DNA双链断裂修复中的作用与机制仍不完全清楚。本研究以酿酒酵母为材料,研究H2Bub对DSB修复和损伤应答的调控作用与分子机理。首先,我们通过药物敏感性实验揭示了Bre1缺失导致细胞对多种DNA损伤药物敏感,该缺陷能够被导入BRE1基因回补。同时,Bre1缺失的细胞大量积累DNA双链断裂诱导产生的γH2A。进一步,我们揭示了Bre1在DNA损伤应答中的作用主要通过H2B-K123泛素化实现。其次,我们检测了Bre1在同源重组和非同源末端连接修复中的作用。荧光显微镜观察发现在DNA损伤药物phleomycin处理后的后续恢复过程中,与野生型细胞相比,bre1△突变体中积累大量Rad52-YFP foci,并且随着恢复时间延长没有显著下降。进一步,我们直接检测了同源重组修复效率,发现突变体的修复效率显著下降;相应地,bre1△yku70△双突变菌株对DNA损伤药物更加敏感。此外,我们发现了Bre1促进染色质水平和质粒依赖的NHEJ修复,并揭示了Bre1通过促进H2B-K123泛素化来调控HR和NHEJ修复。最后,我们发现Bre1对于促进DNA断裂引起的检查点激活至关重要,其RING和RBD结构域对于检查点激活也必不可少。进一步研究表明Bre1-H2Bub影响了γH2A和H3K79甲基化在染色质上形成,从而影响了检查点接头蛋白Rad9的招募和Rad53的磷酸化。