环状RNA编码蛋白FBXW7-185aa调控DNA修复及预测胰腺癌放疗敏感性研究

There is a dire need for improving current radiotherapy efficacy in pancreatic cancer. And it is very important to identify and validate biomarkers that can effectively predict the radiotherapy sensitivity of pancreatic cancer. We recently found loss-of-function mutation or dysregulation of FBXW7α leads to radiosensitization in human cancers. FBXW7α facilitates Nonhomologous End-joining(NHEJ)-mediated repair of DNA double-strand breaks (DSBs) by mediating K63-linked polyubiquitylation of XRCC4. Intriguingly, others very recently identified a circular RNA containing exons 3 and 4 of the FBXW7 gene, which encodes a novel FBXW7 protein isoform FBXW7-185aa. FBXW7-185aa shares the same 167 amino acid residues with those in the N-terminus of FBXW7α, indicating the potentially functional interaction of these two isoforms. Here, we will investigate the roles of FBXW7-185aa in DNA DSB repair and elucidate the underlying mechanisms by performing cell line and mouse model studies. Additionally, the cooperative effects between FBXW7-185aa and FBXW7α in NHEJ repair will be examined. We will also detect the expression levels of FBXW7-185aa and FBXW7α in pancreatic adenocarcinomas and statistically analyze their potential correlations with tumor histopathological characteristics and prognosis. Overall, we will provide valuable evidence for clinically establishing a strategy of FBXW7-185aa and FBXW7α expression detection in pancreatic cancer, which can benefit patients by predicting radiation response.

放射敏感性决定着胰腺癌放疗的疗效，因此探索能够有效预测放疗敏感性的分子标志物极为迫切。我们最近发现抑癌蛋白泛素连接酶FBXW7α的缺失和功能失活能够明显提高肿瘤细胞对放射的敏感性。在机制上，FBXW7α通过催化非同源末端连接通路中XRCC4蛋白的多泛素化修饰来促进DNA双链断裂修复。FBXW7-185aa是一个由circ-FBXW7环状RNA编码的新的FBXW7蛋白异构体，在序列上与FBXW7α氨基末端167个氨基酸是相同的。本课题拟利用细胞和动物模型研究FBXW7-185aa在DNA双链断裂修复中的功能和相关分子机制，进而探讨FBXW7-185aa和FBXW7α蛋白之间在这一过程中的协同作用。最后我们将临床验证FBXW7-185aa和FBXW7α的表达与胰腺癌放疗及预后之间的相关性。本课题将在利用二者作为双分子标志物预测放疗敏感性方面提供重要的理论依据，从而提高胰腺癌患者治疗的受益率。

DNA双链断裂是细胞最严重的 DNA损伤类型，非同源末端连接(NHEJ)是DNA双链修复的重要途径。非同源末端连接对于维持基因组完整性十分重要，同时与肿瘤细胞对于放射治疗的敏感性紧密相关。FBXW7是一个含有F-box结构域蛋白，作为 SCF（SKP1-CUL1-F-box 蛋白复合体）E3泛素连接酶复合物的底物识别亚基，能够通过靶向多个关键的人类癌蛋白进行泛素化和蛋白酶体降解，从而发挥典型的肿瘤抑制因子的作用。 我们最近发现FBXW7在DNA损伤后催化XRCC4蛋白的泛素化修饰并促进 NHEJ修复。 同时，FBXW7 基因的外显子3和4编码的circ-FBXW7 RNA 具有跨越连接位点的开放阅读框 (ORF)，表达一个185个氨基酸的蛋白质（FBXW7-185aa）。在本项目中，我们发现与 FBXW7α 相同，FBXW7-185aa 亦能够被募集到 DNA 损伤位点和参与DNA修复。 FBXW7-185aa的第26位丝氨酸(Ser26)能够被蛋白激酶ATM磷酸化从而介导其募集过程。我们进而发现，FBXW7-185aa能够抑制FBXW7对XRCC4的泛素化作用，并通过结合竞争机制促进FBXW7蛋白从DNA 损伤位点去除，从而正向调节 NHEJ 修复。 此外，FBXW7-185aa表达水平的降低增强了类泛素化修饰Neddylation抑制剂pevonedistat所引起的放射增敏作用。 因此，我们的工作精细阐明了 FBXW7-185aa在DNA修复中的重要作用，为将FBXW7-185aa作为潜在的临床预测肿瘤放疗敏感性标志物提供了理论基础。