GATA3调控DNA双链断裂修复分子机制研究

GATA3 is one member of GATA family, which regulates transcription of numerous genes during development of various organs. Recent research indicates that GATA3 is aberrantly expressed in breast cancer, but its role in mammary tumorigenesis remains unelucidated. Interestingly, DNA double strand break (DSB) plays important roles in tumorigenesis, so we hypothesize that GATA3 possibly participates in DNA DSB repair. Our preliminary data reveals that GATA3 is indeed required for DNA DSB repair by homologous recombination (HR). It is recruited to DNA DSB sites in response to DNA damage. It also affects the expression level of HR related genes. We also found that similar to other HR genes GATA3 is up-regulated in tumor tissues in comparison to adjacent normal tissues. In addition, the expression of GATA3 negatively correlates with patient survival. We therefore propose that GATA3 is involved in mammary tumorigenesis by directly and indirectly regulating DNA DSB repair.

GATA3是转录因子GATA蛋白家族中一员，其在诸多器官的发育过程中起关键作用。最新研究显示GATA3与乳腺癌发生存在相关性，而DNA双链断裂修复与肿瘤发生关系紧密，GATA3是否参与调控DNA修复进而影响乳腺癌发生并未被研究。项目申请者初步研究数据显示，GATA3在同源重组修复DNA双链断裂过程中不可或缺。后续机制显示GATA3可能通过两种途径调控DNA双链断裂，一种是直接到达DNA损伤处直接参与修复，另一种是作为转录因子影响同源重组修复通路中关键蛋白表达间接参与调控。此外，申请人还发现与其它同源重组基因在乳腺癌中表达相类似，GATA3在乳腺癌中表达也相对增加，且表达与生存率呈现负相关。本课题将致力于深入探索GATA3直接和间接调控同源重组修复分子机制，为利用其作为乳腺癌诊断和靶向治疗奠定理论基础。

GATA3是一个重要的转录因子，在乳腺发育中起着关键作用；此外，其亦可以通过与重要DNA修复因子PARP1、BRCA1相互作用通过转录在乳腺癌发生中起着关键作用。但是GATA3是否参与调控肿瘤发生中关键的DNA修复过程并未被深入探索。在这个项目中，我们发现GATA3是DNA双链断裂损伤修复中重要修复通路之一-同源重组-所必需。机制的研究揭示GATA3能够影响CtIP的mRNA和蛋白水平，而CtIP是同源重组过程中关键的末端切除步骤所必需。GATA3能够与CtIP启动子中的-2119至2130以及-2274至2285区域相结合，促进CtIP启动子活性，提高同源重组修复效率进而提高基因组稳定性。在DNA损伤胁迫条件下，更多GATA3能够到达CtIP启动子区域从而起始CtIP表达。在GATA3敲降的细胞系中，过表达CtIP能够拯救下调的HR以及降低其对etoposide的敏感性。通过生物信息学分析方法，我们发现在乳腺癌癌旁中GATA3与CtIP表达呈现极强的正相关，而这种相关性在乳腺癌中消失，提示我们GATA3可能在乳腺癌中丧失了对CtIP的有序调控。通过进一步生物信息学分析我们获得了数个GATA3的突变，通过对这些突变体的研究我们发现了数个突变体丧失了对CtIP启动子活性的调控能力，亦失去了对同源重组修复的调控。这些数据证明了GATA3在乳腺癌发生中可能是一个抑癌基因。