端粒序列在染色体中间部位插入导致基因组不稳定作用机制的研究

Gene mutations induced by DNA damage is one of the major cause of cancer. Telomeric sequences insertion (TSI) at intro-chromosome are prone to chromosome breakage, recombination and rearrangement that increase genomic instability and lead to tumor ultimately. Our previous studies demonstrated that mismatch repair protein, MLH1 suppressed telomeric sequences insertion at internal genome sites that is dependent on telomerase. The finding represents a new mechanism of maintaining genome stability. The aims of this proposed work are to determine : the molecular mechanism of TSI suppression; clarifying the key structure domain of MLH1 inhibiting TSI, the key molecular events and effect of telomeric specific binding proteins on TSI; studying the inhibition ability of other mismatch repair proteins to TSI; exploring the mechanism of TSI formation. This project aims at revealing the mechanism of TSI formation and TSI inhibition by mismatch repair proteins including MLH1, moving forward with the studying of tumorigenesis mechanism and provides a good base for prevention, early detection and treatment of cancer.

DNA损伤所致基因突变是癌症发生的主要原因。染色体中间区域的端粒序列（TSI）会使染色体易于断裂、重排和重组，增加基因组不稳定性，诱发肿瘤。我们的前期工作表明，错配修复蛋白MLH1可以端粒酶依赖地抑制TSI插入到染色体中间部位，代表一种全新的基因组稳定性维持机制。本课题拟围绕MLH1抑制TSI的分子机制，阐明MLH1抑制TSI的相关关键结构域、端粒特异结合蛋白对TSI的影响和关键分子事件；研究其它错配修复蛋白抑制TSI的能力；探索TSI的形成机制研究。本研究旨在揭示MLH1等错配修复蛋白抑制TSI的具体机制和TSI的发生机制，推动肿瘤发病机制研究，为癌症的预防、早期发现和治疗提供理论研究基础。

DNA损伤所致基因突变是癌症发生的主要原因。染色体中间区域的端粒序列（ITSs）会使染色体易于断裂、重排和重组，增加基因组不稳定性，诱发肿瘤。我们的前期工作表明，错配修复蛋白MLH1可以端粒酶依赖地抑制端粒序列异常插入到染色体（TSI），揭示了基因组稳定性维持的新机制。本课题拟围绕MLH1抑制TSI的分子机制，阐明MLH1相关关键结构域、端粒特异结合蛋白的功能，研究其它错配修复蛋白抑制TSI的能力以探索TSI的形成机制，以推动肿瘤发病机制研究，为癌症的预防、早期发现和治疗提供理论研究基础。本研究成功构建了MLH1蛋白ATP酶结构域突变体E34A和G67R，MSH2结合域突变体H112D、G244D和H329P，并成功将相应蛋白稳定表达到HCT116细胞中，Western Blot验证了各突变体在HCT116细胞中的表达；验证了MLH1-N末端突变体的ATP酶活性对于该蛋白被招募到DNA损伤位点发挥重要作用。MLH1在错配系统中作为核心蛋白之一，不但对于该系统中其它蛋白的定位发挥着非常重要的作用，而且还参与体内DNA重组、双链断裂的修复及DNA损伤反应。本研究验证了MLH1蛋白的ATP酶活性抑制端粒序列的异常插入（TSI）。野生型MLH1和MLH1的N末端位于MSH2结合域的突变体H112D、G244D和H329P突变后对于TSI的形成与野生型相比没有统计学意义，而MLH1 的N末端ATP酶活性域突变体E34A和G67R突变后却失去了抑制TSI的能力。以上结果表明，MLH1的ATP酶活性对于抑制TSI 的形成起着非常关键的作用。本研究还验证了MLH1的ATP酶活性抑制微核的形成（微核是基因组不稳定的标志之一）。以上结果表明，MLH1的ATP 酶突变及其活性下降对于维持基因组的稳定性及对肿瘤的发生发展非常重要。