脱ユビキチン化酵素USP10が支配するDNA修復機構の解明

阐明去泛素化酶 USP10 控制的 DNA 修复机制

基本信息

批准号：
22K12382
负责人：
宇谷公一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kanazawa Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

我々は脱ユビキチン化酵素の一つであるUbiquitin Specific Peptidase 10 (USP10) がDNA二重鎖切断（Double Strand Break: DSB）修復、特に相同組換え (Homologous Recombination: HR) 修復に必須の分子であることを見出した。このようなDNA修復の欠陥はがん化、悪性化に寄与することが知られている。そこで、本研究ではDSB修復過程でUSP10により脱ユビキチン化されるタンパク質を同定し、USP10が制御するDNA修復機構を分子レベルで解き明かすことで、USP10をターゲットとしたがん治療の可能性について探索する。これまでに、USP10-KOのDNA修復異常は、DNA-PKや、その脱リン酸化酵素PP6の阻害や発現抑制によって解消されることを明らかにした。しかしどちらのタンパク質もユビキチン化状況に変化は認められない。そこでUSP10の標的タンパク質を明らかにするため、改良型近接依存性ビオチン標識蛋白質（AirID）とUSP10融合タンパク質を発現させ、USP10タンパク質との相互作用するタンパク質を解析した。その結果、PP6だけでなく、HR修復に必要なSLX4を新規USP10相互作用分子として同定した。またSLX4はUSP10の核小体局在シグナル(Nucleolar Locallization Signal: NoLS)と結合することを見出した。さらに、NoLSを除いた変異型USP10ではDNA修復能は回復しなかった。しかし、SLX4と結合しないUSP36のNoLSと置換したUSP10でもDNA修復能は回復した。このことはNoLSがUSP10の制御するDNA修復能に必須だが、そこに結合するSLX4には依存しないことを示唆している。

我们发现，泛素特异性肽酶 10 (USP10) 是一种去泛素化酶，是 DNA 双链断裂 (DSB) 修复，尤其是同源重组 (HR) 修复的重要分子。众所周知，DNA 修复中的此类缺陷会导致癌症和恶性转化。因此，在本研究中，我们将鉴定DSB修复过程中被USP10去泛素化的蛋白质，并在分子水平上阐明USP10控制的DNA修复机制，从而探索针对USP10的癌症治疗的可能性。到目前为止，我们已经证明USP10-KO中的DNA修复缺陷可以通过抑制或压制DNA-PK及其去磷酸化酶PP6的表达来解决。然而，两种蛋白质的泛素化状态均未观察到变化。因此，为了明确USP10的靶蛋白，我们表达了改进的邻近依赖性生物素标记蛋白（AirID）和USP10融合蛋白，并分析了与USP10蛋白相互作用的蛋白。结果，我们不仅确定了 PP6，还确定了 HR 修复所需的 SLX4，作为一种新型的 USP10 相互作用分子。我们还发现 SLX4 与 USP10 的核仁定位信号 (NoLS) 结合。此外，在没有NoLS的情况下，突变体USP10的DNA修复能力没有恢复。然而，即使USP36中的USP10被不与SLX4结合的NoLS取代，DNA修复能力也恢复了。这表明 NoLS 对于 USP10 调节的 DNA 修复能力至关重要，但独立于与其结合的 SLX4。