利用前沿蛋白质组技术，解读肿瘤发生关键信号通路及进行新分子靶标鉴定

PTMScan蛋白翻译后修饰组学技术平台在生物医学研究中的应用

各种癌症的分子特征表明，具有相同的起源、组织病理学诊断和临床分期的癌细胞却在导致肿瘤的发生的遗传和表观遗传学改变上存在高度异质性。许多由于功能异常、触发恶性转化并为肿瘤细胞生存所必需的癌症驱动基因已被确定。针对这些癌症驱动基因的一些治疗药物已成功地开发，并使一部分癌症患者的临床症状有实质性改善。然而，因为这种治疗药物往往只受益于有限数量的患者，其临床开发和应用的成功需要确定哪些患者对这种靶向治疗方法敏感。因此，可以预测治疗反应的生物标志物，对抗癌药物研发和癌症患者的精准治疗的成功是至关重要的。

作为蛋白质组学分析的一个新的层面，翻译后修饰（PTM）研究将为蛋白质功能提供全面的数据，并深入阐释各种疾病细胞信号机制和促进疾病驱动基因或蛋白的鉴定。CST开发和建立了一种标准化的翻译后修饰（PTM）专利研究技术流程——PTMScan®，结合了高度特异性的蛋白翻译后修饰基序抗体的亲和富集与多种蛋白修饰位点质谱定性与定量鉴定。多种类型的蛋白修饰特异性抗体被用来富集不同类型的修饰肽，然后由质谱定量测定数千个修饰位点。根据差异修饰位点对应的蛋白绘制的信号转导网络会更好的阐释疾病机理，促进作为诊断和治疗疾病的驱动蛋白的新的生物标志物的发现。参与不同疾病和生物学事件的关键信号蛋白被鉴定后（如DNA损伤、细胞周期），CST也提供广泛的研究工具进行验证。

DNA修复方式选择与肿瘤

DNA双链断裂（DSBs）严重危害细胞活力和基因组稳定性。而针对染色体DNA双链断裂的正确修复对维持基因组稳定和防止肿瘤发生至关重要。在真核细胞中，非同源末端链接NHEJ和同源重组修复HR是介导DNA双链断裂修复的两个关键途径。这些途径的启动受到严格调控，此途径的异常激活也会导致基因组不稳定。 NHEJ通过重新连接断裂DNA的末端修复DSBs。而在无同源序列模板引导修复时，NHEJ容易导致修复出错和发生突变。 HR被认为是一种无误的DSB修复机制，采用姐妹染色单体中的同源序列作为模板来促进修复合成和还原染色体完整性。

细胞周期中，选择进行HR或NHEJ受到严格调控。NHEJ功能贯穿于整个细胞周期，而HR主要发生在姐妹染色单体出现的细胞周期S期和G2期。在G1期细胞，NHEJ是唯一选择，因为姐妹染色单体不可用且DNA末端被切除抑制。在S期细胞，DSB末端切除并起始HR修复。因此，修复途径在NHEJ和HR之间进行转换。 53BP1和BRCA1在这个过程中起拮抗作用。BRCA1介导53BP1从DNA双链断裂上脱离，而53BP1通过阻断DNA断裂切除来抑制BRCA1缺陷型小鼠的HR修复。最近的研究表明，53BP1阻断BRCA1对DSB的重新定位，并通过募集其下游效应RIF1促进G1期细胞的NHEJ修复。

在G1期，RIF1通过与磷酸化53BP1的相互作用聚集于DSB位点，从而防止5’端切除并促进NHEJ修复。当缺失RIF1时，DSB被过度剪切，且细胞显示对电离辐射的特定G1期过敏反应。相反，S期细胞，RIF1通过依赖BRCA1的机制从DSB位点移除，这对起始HR修复起决定性作用。在此背景下，S期时，BRCA1通过从DSBs去除RIF1促进HR修复。然而，目前具体机制仍不清楚，关于CtIP在这一过程中作用的报道存在争议。

我们发现，E3泛素连接酶UHRF1直接参与BRCA1和53BP1之间的相互作用。机制研究发现，处于S期时，UHRF1由BRCA1募集到DSBs上，这包括含有BRCT域的BRCA1和674位丝氨酸磷酸化的UHRF1。接着，UHRF1介导RIF1的K63连接的多泛素化，并导致其从53BP1和DSBs处离解进而起始HR修复。因此，UHRF1是DNA双链断裂修复所选择的关键调节剂。

Speakers

李振亚 博士CST中国及亚太区学术经理

李振亚博士在中国医学科学院基础医学研究所获得博士学位，后进入中国科学院生物物理研究所从事博士后研究，研究方向为心血管及代谢类疾病的基因表达调控机制。目前，李振亚博士在CST工作已经6年多，积累了丰富的信号通路研究策略，特别是近年来不断推动CST蛋白翻译后修饰研究的专利技术- PTMScan 在生物医学中的应用，能够为广大生物医学工作者提供信号通路高通量分析的解决方案，更好地促进疾病机理的阐释和生物标志物的发现。

Message Presenter

裴华东 教授研究员、博士生导师DNA损伤应答研究课题组组长, 中国国家蛋白科学研究中心

李振亚博士在中国医学科学院基础医学研究所获得博士学位，后进入中国科学院生物物理研究所从事博士后研究，研究方向为心血管及代谢类疾病的基因表达调控机制。目前，李振亚博士在CST工作已经6年多，积累了丰富的信号通路研究策略，特别是近年来不断推动CST蛋白翻译后修饰研究的专利技术- PTMScan 在生物医学中的应用，能够为广大生物医学工作者提供信号通路高通量分析的解决方案，更好地促进疾病机理的阐释和生物标志物的发现。

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