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runner_stu

新虫 (初入文坛)

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[交流] 文章鉴赏：UfSP2调控DNA损伤修复的机制

文章鉴赏：Dynamic recruitment of UFM1-specific peptidase 2 to the DNA double-strand breaks regulated by WIP1

人体细胞每天遭受的DNA损伤高达100000次以上，影响因素包括内源性因素（比如人体代谢物氧化自由基）和外源性刺激（紫外线照射、电离辐射、环境污染及化学毒素）。DNA双链断裂（DSB）是最致命的DNA损伤类型，一旦发生DSB，顶端激酶ATM将快速激活并迅速启动DNA损伤反应信号[1-2]。

   ATM激活受到多种翻译后修饰的共同调节，如泛素化、磷酸化、乙酰化和甲基化等等。UFM酰化连接酶UFM1特异性肽酶2（UfSP2）是一类去除UFM1酰化的酶，此前已有报道UfSP2能够抑制ATM激活，但UfSP2如何调节DNA损伤反应的机制仍未清楚[3-4]。来自美国梅奥医学中心的楼振坤团队近期在Sample Text 杂志上发表了题为“Dynamic recruitment of UFM1-specific peptidase 2 to the DNA double-strand breaks regulated by WIP1 ”的研究论文，揭示了UfSP2如何精确调控ATM通路进而影响DNA损伤修复进程。
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Fig. 1 UfSP2 suppresses ATM activation.

作者首先用UfSP2敲除的293T细胞转录回野生型的UfSP2或不带去甲酰酶活性的UfSP2，辐射条件下检测了ATM表达及其磷酸化水平，验证了UfSP2去磷酸化H4并抑制ATM激活（Fig. 1）

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Fig. 2 Recruitment of UfSP2 to DSB is later than UFL1 recruitment following IR.

利用免疫共荧光的方法, 作者检测了UFL1和UfSP2的动态分布，结果显示，和UFL1相比，UfSP2以较慢的动力学招募到DSB，并在DSB处去除UFM1 (Fig. 2)。但UfSP2如何被招募到DSB，仍是未知，因此作者筛选了DNA损伤反应中的潜在相互作用蛋白，发现UfSP2可以与Mre11相互作用（Fig. 3a）。通过动态监测，他们发现UfSP2在IR后立即从MRN解离，当ATM激活过程完成时，其与MRN复合物的相互作用在IR后2小时则逐渐恢复（Fig. 3a）， MRE11的缺失则会影响UfSP2病灶的形成（Fig. 3b，c），这些结果表明，UfSP2是由MRN复合体招募到DNA双链断裂部位的。

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Fig. 3 The interaction of UfSP2 with the MRN complex is regulated by ATM-mediated phosphorylation.

ATM是DSB诱导的DNA损伤反应中重要的上游激酶，通过分析UfSP2的蛋白质序列和WB方法，作者发现ATM调节UfSP2的磷酸化并影响其与MRN的结合，通过免疫共沉淀的方法，确定了UfSP2的去磷酸化受到Wip1调控（Fig. 4）。

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Fig. 4 The phosphatase WIP1 removes phospho-group from UfSP2 induced by ATM.

DNA双链断裂的损伤修复机制已有大量的报道， ATM是已知的最为关键的上游激酶。本文作者通过一系列的实验，提出了UfSP2对ATM激活的微妙负调制机制：正常情况下，UfSP2与MRN复合物结合，一旦发生DSB，ATM迅速激活并诱导UfSP2磷酸化，导致UfSP2从MRN复合物脱落，DNA损伤修复程序启动；当ATM激活过程完成时，UfSP2在Wip1调控下去磷酸化，并在MRN招募下缓慢重新结合到DSB部位，抑制ATM的过度激活以防止细胞凋亡，从而保证了细胞既能快速修复DNA双链断裂又不会发生过度修复。该发现首次阐明了UfSP2参与DSB修复的作用机制，对ATM通路做出了重要的修正。

文章通讯作者楼振坤教授来自美国的梅奥医学中心，长期致力于DNA损伤修复研究（长按下方图片扫码可访问作者主页）。

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关于Genome Instability & Disease：
Genome Instability & Disease （GIAD）是深圳大学医学部与意大利米兰分子肿瘤研究所 (IFOM) 的英文官方出版物，由Springer Nature 集团出版 ( ISSN: 2524-7662 ) 。杂志主要发表基因组稳定性维持机制及其相关人类疾病的分子机制和治疗应用的高质量、同行评审的原创研究论文、综述、简短通信、实验方案和评论文章。期刊目前共有编委51名，包括5名院士和5名会士，19名国际编委，均来自DNA损伤修复领域的知名科学家。主编是深圳大学的朱卫国教授和意大利IFOM的Marco Foiani教授。自2020年正式创刊以来，GIAD已连续出版18期，平均篇下载量超过1200次，被CNKI、Google Scholar 等多个数据库收录，部分文章已被PubMed和SCI收录。

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期刊编委团队

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期刊已被收录的数据库

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作为新刊，部分文章已被Pubmed收录

Genome Instability & Disease 主要发表以下领域的文章：

Topics may include, but are not limited to:

Ø  Cell cycle checkpoints

Ø  DNA damage response

Ø  Post-translational modifications

Ø  Epigenetic regulation

Ø  Radio/chemotherapeutic sensitization

Ø  Genome stability genes as a therapeutic target

Ø  Genome instability-associated diseases

Ø  Neurodegenerative diseases

Ø  DNA damage-based therapy and drug discovery

参考文献：

1. Lavin, M. F. (2008). Ataxia-telangiectasia: From a rare disorder to a paradigm for cell signalling and cancer. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 9, 759–769.

2. Lee, J. H., & Paull, T. T. (2004). Direct activation of the ATM protein kinase by the Mre11/Rad50/Nbs1 complex. Science, 304, 93–96.

3. Qin, B., Yu, J., Nowsheen, S., Wang, M., Tu, X., Liu, T., Li, H., Wang, L., & Lou, Z. (2019). UFL1 promotes histone H4 ufmylation and ATM activation. Nature Communications, 10, 1242.

4. Wang, Z., Gong, Y., Peng, B., Shi, R., Fan, D., Zhao, H., Zhu, M., Zhang, H., Lou, Z., Zhou, J., Zhu, W. G., Cong, Y. S., & Xu, X. (2019). MRE11 UFMylation promotes ATM activation. Nucleic Acids Research, 47, 4124–4135.

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