2018.05.19 王魁分享“细胞生长信号mTOR-S6K通路通过E3泛素连接酶蛋白RNF168来调控DNA损伤修复”的故事

  mTORC1信号通路作为细胞内感应微环境的传感器，受到氨基酸、生长因子、能量等信号的精细调控。已有的研究表明mTORC1能够通过多种接头蛋白对细胞内的各种生理生化反应进行精细的调控。激活的mTORC1的能通过一系列下游效应蛋白来调控多种细胞生物学功能，包括：蛋白质的合成、脂质的合成、核苷酸的合成以及细胞自噬等过程。mTORC1与肿瘤密切相关，近年来的诸多研究特别是通过原发肿瘤模型证实，该通路的上游信号分子突变或异常，比如PTEN 、LKB1等是肿瘤发生的重要原因。但是一个有趣的问题是，肿瘤的发生通常是由基因组不稳定/DNA突变所引发，而mTORC1信号通路作为感知营养-能量的主要调控者，其活化如何引起或促进基因组不稳定、从而导致细胞恶性转化为肿瘤细胞的机制非常不清楚。

蛋白激酶S6K是mTORC1的重要效应蛋白，能磷酸化S6和EPRS等蛋白，进而调控蛋白质和脂质等合成过程。在最新发表在Nature Cell Biology的研究，来自中科院上海生化与细胞生物学研究所的高大明课题组聚焦在mTORC1-S6K信号通路与DNA损伤修复过程。非常有趣的是，他们发现氨基酸信号能够调控DNA损伤修复。在进一步的研究当中，他们发现DNA损伤修复的关键蛋白RNF168是S6K的重要底物。

　　已知RNF168作为E3泛素连接酶，能够通过催化DNA双链损伤位点形成Lys63连接的多聚泛素链，募集相关效应蛋白BRCA1和53BP1等对DNA损伤进行修复。在高大明课题组的这项研究中， 他们提供了充足的证据证明S6K能够促进RNF168第60位的丝氨酸发生磷酸化修饰；更为重要的事，通过CRISPR- Cas9构建的RNF168的模拟非磷酸化突变体（RNF168-S60A）和RNF168的模拟磷酸化突变体（RNF168-S60E）小鼠，揭示该位点的磷酸化修饰对DNA损伤修复的重要性。进一步的机制解析发现，mTORC1-S6K介导的磷酸化修饰不仅能够调控RNF168的E3泛素连接酶的活性，还能够调控该蛋白的稳定性。

    DNA的损伤如果得不到及时修复会引发基因组的不稳定性，并诱发诸如癌症、免疫缺陷等重大疾病。这项研究进一步发现在KrasG12D/Lkb1L/L非小细胞肺癌小鼠模型中，RNF168-S60A能够有效抑制自发肿瘤的形成。这一结果证明mTORC1-S6K通路对RNF168介导的DNA损伤修复过程的抑制作用，在活化的mTORC1通路所诱发的肿瘤中的重要功能。

　　该项研究提供了大量的充足的证据，揭示了mTORC1-S6K信号通路的全新功能，鉴定该通路的新底物RNF168，建立了细胞外的氨基酸与生长因子等微环境信号可能通过mTORC1-S6K-RNF168信号轴促进基因组不稳定性的新模型，为研究机体营养过剩/代谢状态异常与肿瘤发生之间的关系提供了新的思路。