BRG1在DNA双链断裂修复中的作用和机制研究

DNA double-strand breaks(DSBs) are the most severe DNA damage in eukaryotes. The process of DNA damage recognization and repair by DNA damage repair system is always followed by chromatin structure modulation. BRG1 is the core ATPase subunit of chromatin remodeling complex SWI/SNF. Previous published data have revealed that BRG1 participated in eukaryotic nucleotide excision repair and modulated DSBs repair procedure. Our study also confirmed that BRG1 played an important role in DSBs repair. BRG1 deletion could reduce the viability of damaged cells, BRG1 could improve DSBs repair efficiency and mainly affect DSBs homologous recombination repair efficiency, and BRG1 appeared at sites of DSBs repair. However, the precise mechanism is still obscure. In this study, based on the previous work， we will investigate further(1) through what pathway BRG1 is involved in DSBs repair, and (2) which DSBs repair proteins interact with BRG1 and how they interact with each other. The study results will help us thoroughly understand the DNA damage repair mechanism and the pathology of some DSBs-related diseases, in addition, provide valuable references for the research of antitumor therapy targeting chromatin remodeling complex.

DNA双链断裂（DNA double-strand breaks, DSBs）是真核生物中最严重的一种DNA损伤。DNA 损伤识别和损伤修复过程会伴随着染色质结构的变化。BRG1是染色质重塑蛋白复合物SWI/SNF的核心ATPase催化亚基。已有文献报道BRG1参与真核生物的核苷酸切除修复并且调控DSBs损伤修复进程。我们的前期工作也证明了BRG1在DSBs损伤修复中扮演重要角色，但具体作用机制尚未阐明。本项研究将在前期工作的基础上，深入探讨（1）BRG1参与DSBs损伤修复的作用途径是什么？（2）BRG1可能与哪些DSBs修复相关蛋白因子相互作用及相互作用的分子机制是什么？BRG1在DSBs修复中作用机制的阐明，对于全面深入了解DSBs损伤修复事件的发生和发展以及相关疾病的发生机制具有重要的意义；同时，对于以重塑复合物为靶点的抗癌药物的研发具有一定的指导意义。

DNA双链断裂（DSBs）是一种严重的致死性DNA 损伤类型。生物体为了应对体内的DNA损伤进化出复杂有序的修复机制，以此来维持机体正常的生命代谢活动。BRG1是染色质改构复合物SWI/SNF的核心催化亚基，具有ATP水解酶的活性。已有研究发现，BRG1与肿瘤发生和基因组不稳定性具有紧密联系。本课题研究了BRG1在DNA双链断裂修复中的作用机制，获得以下结果：. 1. 利用化疗药物依托泊苷（etoposide），博来霉素和紫外激光照射等手段，在体外构建了DNA双链断裂损伤修复模型。通过SW13和U2OS细胞存活率实验发现，BRG1缺失会明显增加细胞对DNA损伤药物的敏感性，同时降低受损细胞的生存能力。2. 通过细胞彗星电泳与免疫荧光实验证明，BRG1对于DNA双链断裂的修复进程具有至关重要的作用。3. 通过染色质分离提取与染色质免疫共沉淀技术发现，BRG1能够被募集到DNA损伤位点。4. 通过流式细胞仪检测DR-GFP与EJ5-GFP 报告系统的GFP阳性细胞的比例，发现BRG1主要参与同源重组修复途径，而不是非同源重组末端连接修复途径。5. 利用免疫荧光，免疫共沉淀以及活细胞示踪观察实验，发现BRG1能够与介导RAD51和RPA替换的RAD52蛋白相互作用，调控RAD52在损伤位点的募集，从而调节RPA与RAD51在单链DNA（ssDNA）上的置换过程，进而影响同源链侵入过程的起始。. 本课题的研究结果揭示了染色质改构因子BRG1参与DNA双链断裂修复的作用机制，为深入了解基因组稳定性调节的机理增添了新的实验证据。受本课题资助，课题组在Journal of Cell Science和Mutagenesis等杂志发表论文5篇，培养博士研究生1名，硕士研究生2名。