PALB2在DNA损伤反应和肿瘤发生中的作用

We and others identified that PALB2 is a tumor suppressor that links BRCA1 and BRCA2, two important cancer suppressors, in a linear DNA damage repair pathway. PALB2 plays critical roles in maintaining genome stability and suppressing tumorigenesis. However, the molecular mechanism by which PALB2 participates in DNA damage response remains unknown. To explore the intrinsic biological properties of PALB2, we searched for the functional partners of PALB2 and found that TIP60 and RCC1 interact with PALB2. TIP60 and RCC1 participate in histone acetylation and chromatin condensation, respectively. Interestingly, both TIP60 and RCC1 are involved in DNA damage response. With these novel findings and clues, we hypothesize that PALB2 interacts with TIP60 and regulates histone acetylation and chromatin remodeling in response to DNA damage; PALB2 also interacts with RCC1, suppressing the GEF activity of RCC1 and chromatin condensation, which facilitates DNA damage repair. We challenge this hypothesis and the role of PALB2 in DNA damage response and tumorigenesis by: determining the molecular mechanism by which PALB2 functions together with TIP60 and RCC1 to regulate DNA damage repair (Aim1); exploring novel chemotherapy strategies to suppress PALB2 deficiency-induced tumorigenesis (Aim2); uncovering the functional defects associated with PALB2 mutations (Aim 3).

PALB2对于维持基因组稳定，抑制肿瘤发生有着重要的作用，但其作用的确切分子机制仍不明晰。为探索PALB2的生理功能，我们通过寻找与PALB2互作的蛋白发现PALB2同TIP60和RCC1相互作用。TIP60和RCC1分别参与组蛋白乙酰化和染色质凝聚等生理过程，有趣的是，它们都参与调控DNA损伤反应。基于这些线索，我们提出如下假说：PALB2同TIP60协同作用，通过调控组蛋白乙酰化和染色质的结构变化参与DNA损伤反应；PALB2还通过与RCC1互作，抑制RCC1活性和染色质凝聚，从而促进染色质结构趋于松散，以利于DNA损伤修复。为验证该假说，本项目计划研究PALB2如何与TIP60和RCC1 协同作用参与DNA损伤反应（研究内容1），探索使用化学药物抑制PALB2缺陷细胞或肿瘤发生的可行性（研究内容2），并进一步探讨与肿瘤相关的PALB2基因变异所造成的生理功能缺陷（研究内容3）。

PALB2作为肿瘤抑制基因在维持基因组稳定性中发挥重要作用，因此十分有必要深入了解其内在生理功能，为探索PALB2如何调控DNA损伤修复，抑制肿瘤形成的分子机制, 我们（1）搜寻了细胞内与PALB2相互作用的损伤修复因子，研究PALB2如何与RCC1 协同作用参与DNA损伤反应;（2）研究DNA损伤反应过程中受PALB2和RCC1调控的组蛋白乙酰化的分子标记，确定关键的组蛋白乙酰化和去乙酰化的调控靶点，并深入探讨这些关键的组蛋白乙酰化在DNA损伤反应中的生理作用; (3)研究HDAC inhibitors, GEF inhibitors 和PARP inhibitors抑制PALB2或RCC1缺陷细胞或肿瘤生长的可行性和生理机制; (4)研究与肿瘤相关的PALB2和RCC1的基因突变体的功能缺陷，重点分析RCC1的这些突变体是否影响与PALB2的相互作用、是否能被募集到损伤位点，是否影响双链断裂损伤的同源重组修复能力，是否影响DNA损伤诱导的组蛋白乙酰化，是否影响DNA损伤位点附近染色质的结构等。. 我们证实RCC1是PALB2的互作蛋白，确定了两个蛋白间相互作用的关键区域，阐明了RCC1与PALB2协调参与DNA双链断裂损伤修复中同源重组修复的生理机制。发现受PALB2和RCC1调控的组蛋白乙酰化的分子标记可能是H2BK12ac，并进一步探讨了HDAC inhibitors, GEF inhibitors 和PARP inhibitors抑制PALB2或RCC1缺陷细胞或肿瘤生长的可行性和生理机制。筛查了PALB2和RCC1的肿瘤相关突变体的功能缺陷，这些结果可为区分PALB2致瘤突变和少见的良性多态性提供实验依据。