RELA/ LncRNA-uc002jit.1/PARP1形成环路调节DNA修复对DNA损伤药物清除白血病干细胞的影响

DNA damage is a common mechanism for most anticancer drugs. The enhancement of DNA repair ability can lead to the drug resistance. When DNA is damaged, PARP1 can perceive and assemble the ATM/PIASy /IKK gamma complex by inducing PARylation, and then activate NF- kappa B. However, how do specifically activated NF- kappa B participate in DNA repair after DNA damage? It's still unknown. Our previous studies demonstrated that NF- kappa B/RELA participate in DNA repair in acute myeloid leukemia (AML) cells, which is related to its regulation of the transcription of PARP1, moreover, this process may be mediated by long non-coding RNA（LncRNA ）uc002jit.1.; moreover, inhibition of PARP1 can downregulate NF- kappa B activity and DNA damage repair capacity. Therefore, we assume that RELA/LncRNA-uc002jit.1/PARP1 may form a loop regulating DNA repair. Based on these findings, we intend to explore the specific interaction sites of each molecular in the loop from molecular, cellular and animal level, and to thoroughly clarify the molecular mechanism that how do specifically activated NF- kappa B regulate DNA repair after DNA damage; furthermore, whether blocking the loop can increase AML stem cell sensitivity to DNA damage agents and PARP1 inhibitors.

损伤DNA是多数抗癌药物共同的机制，DNA修复能力增强可致肿瘤耐药。PARP1可感知DNA损伤并通过PAR 化组装ATM/PIASy /IKKγ复合体，进而激活NF-κB。但是，NF-κB被DNA损伤特异性激活后如何参与DNA修复？仍然未知。我们研究表明NF-κB/RELA参与急性髓细胞白血病（AML）细胞DNA修复，并与调控PARP1的转录有关，而且可能是由长链非编码RNA（LncRNA） uc002jit.1介导的；抑制PARP1可降低NF-κB活性和DNA修复能力。由此，我们设想 RELA/ LncRNA-uc002jit.1/PARP1可能形成环路调节DNA修复。因此本课题拟从分子、细胞和动物水平探讨该环路各个分子之间具体作用位点及机制，以彻底阐明NF-κB被DNA损伤特异性激活后参与DNA修复的分子机制，以及阻断该环路能否增加AML干细胞对DNA损伤药物和PARP1抑制剂的敏感。

背景和目的：.急性髓系白血病（AML）细胞和白血病干、祖细胞都可以检测到高活性的NF-κB， DNA损伤化疗药物也可以特异性地激活NF-κB，引起化疗药物耐药。聚二磷酸腺苷核糖聚合酶1( PARP1)是一种与DNA修复密切相关的核酶，当DNA损伤时，PARP1可感知损伤并通过PAR 化募集相关蛋白，激活NF-κB。长链非编码RNA(lncRNA)能在表观遗传、转录及转录后水平调控基因表达，广泛参与DNA 损伤修复等过程。本课题探讨NF-κB，PARP1，LncRNA-uc002jit.1各分子之间相互调节的分子机制，进一步完善NF-κB调节DNA修复的理论，寻找清除AML细胞的新策略。.研究内容和结果：.（1）RELA能够调节AML细胞DNA损伤的HR和NHEJ修复通路，也能通过与PARP1启动子结合，靶向调控PARP1 mRNA的转录，影响AML细胞DNA损伤时PAR化水平；同时PARP1也可以影响AML细胞DNA损伤时NF-κB的激活，两者形成正反馈调节环路。.（2）NF-κB和PAPR1的双重抑制能够更加有效地抑制AML细胞DNA损伤的修复，增加DNR诱导的DNA损伤的累积，促进DNR诱导的细胞凋亡和增殖抑制，从而更加显著地抑制AML细胞异种移植肿瘤的生长，延长异种移植瘤裸鼠的生存时间。.（3） LncRNA芯片显示RELA敲减引起了AML细胞DNA损伤时106个LncRNA发生显著性差异表达，其中78个上调，28个下调，CNC分析得到11个跟RELA和PARP1 mRNA共同正相关，其中uc002jit.1下调最为显著。uc002jit.1受到RELA的靶向转录调节，主要分布在细胞质中，通过影响PARP1 mRNA的稳定性和PARP1 蛋白的含量，影响AML的DNA损伤时PAR化水平，进而影响AML细胞的DNA损伤修复、细胞增殖、以及AML细胞对DNR的体内外敏感性。.结论：.RELA调控mRNA-PARP1以及LncRNA-uc002jit.1的基因转录，转录生成的uc002jit.1又在转录后水平影响PARP1 mRNA的稳定性，三者形成一个正反馈调节环路，从而共同调控DNA损伤修复的多个通路。用药物同时抑制环路中两个重要的分子NF-κB和PARP1，抑制效果就会被环路的正反馈机制放大，从而产生更加显著的作用效果。