FATS：位于DNA损伤高敏位点的抑癌基因课件

1、A HDAC1-binding domain within FATS bridges p21 turnover to radiation-induced tumorigenesis 李李 政政 天津医科大学附属肿瘤医院天津医科大学附属肿瘤医院 FATS ：位于：位于DNA损伤高敏位点的抑癌基因损伤高敏位点的抑癌基因 Acknowledgements Wei-Wen Cai Baylor College of Medicine， USA 微阵列芯片和基因组学 Allan Balmain Cancer Research Institute， UCSF Jian-Hua Mao Thomas Lie

2、hr Institute for Human Genetics and Anthropology, Jena, Germany 分子遗传学 建立p53+/- 小鼠肿瘤模型 USA 细胞遗传学 荧光原位杂交（FISH） Karen H. Lu University of Texas MD Anderson Cancer Center，USAQian Zhang Anja Weise Kristin Mrasek Kexin Chen Tianjin Medical University Cancer Institute and Hospital, China 肿瘤流行病学 乳腺癌风险预测 肿瘤学

3、基础和临床 动物实验 Lab staff Tianjin Medical University Jun Zhang Cancer Institute and Hospital, China Xifeng Zhang Li Qiu Xueyu Fan 分子肿瘤学 细胞信号传导机制 蛋白质相互作用 肿瘤是目前导致人类死亡的主要原因之一，提高肿瘤的早期诊断水平 对改善患者预后，提高患者生存率尤为重要。 发掘新的肿瘤标志物 肿瘤的发生、发展机制研究 肿瘤基因组学研究 癌症风险预测，促进 肿瘤的早期发现。 用于肿瘤分子分型， 优化放疗、化疗方案。 癌症个体化治疗的基础 Hanahan D and Wei

4、nberg RA, Cell (2000) The Hallmarks of Cancer 肿瘤细胞的共性 Negrini S et al. Nature Rev. Mol. Cell Biol. (2010) 11 2 2 3 3 4 4 5 5 癌症的本质是基因组不稳定性癌症的本质是基因组不稳定性 （genomic instability） 细胞周期节点 调控异常 DNA损伤后 DNA修复机制异常 基因组不稳定性, Tumorigenesis Genomic instability Genomic instability * Mutations in DNA repair genes DN

5、A损伤和损伤和 DNA复制异常复制异常 * 癌症的发生与癌症的发生与DNA损伤密切相关损伤密切相关 Nature Rev. Cancer (2003) The high frequency of mutations targeting Tp53 cannot be ignored when considering the hallmarks of cancer. p53 - p21通路对通路对DNA损伤后损伤后G1-S 和和G2-M节点的维持不可或缺节点的维持不可或缺 Requirement for p53 and p21 to sustain G2 arrest after DNA dama

6、ge Bunz F et al. Science 1998 p53 p21 Cell cycle arrest Tumorigenesis Low / constitutive Stress Low / constitutive High / acute Nature Rev. Mol. Cell Biol. (2007) The regulation of p21 transcription Exp. Cell Res. (1999) p21 derugulation in cancer Post-transcriptional Control of p21 蛋白质稳定性调节 Ub-depe

7、ndent or Ub-independent proteolysis 磷酸化修饰 # cytoplasmic localization # oncogenic property 3. 乙酰化修饰 N-acetyl-p21 (内源性) HDAC-inhibitor p21 普通型脆性位点（Common fragile sites， CFS） 88个，在所有个体中出现，与肿瘤发生相关。 稀有型脆性位点 （ Rare fragile sites) 39个，仅在少数人中出现，与肿瘤无相关性。 染色体脆性位点染色体脆性位点 正常人基因组中非随机分布、位点特异的区域。 正常细胞培养条件下不出现染色体脆性

8、位点。当细胞中DNA复制被部分抑制时， 在有丝分裂中期染色体中形成缺口或断裂区。 Ann. N. Y. Acad. Sci. （2004） 大多数CFS的分子基础不明。目前， 仅有两个CFS基因被确定为抑癌基 因、并有功能和机理研究。 在人类大约三万个基因中，肿瘤相关基因只占其中一部分，发掘和阐明 具有重要生物学功能的新的肿瘤相关基因对深入理解肿瘤发生机制和改善癌 症治疗效果具有重要意义。 小鼠肿瘤模型的建立和染色体DNA拷贝数分析 新的抑癌基因新的抑癌基因 FATS的发现的发现 微阵列比较基因组杂交微阵列比较基因组杂交 （array-CGH） p53+/-p53+/- (n=20)(n=29

9、) Previously uncharacterized ORF DNA 损伤高敏区域损伤高敏区域 P 0.001 FATS (Fragile-site Associated Tumor Suppressor) 人FATS基因位于染色体脆性位点FRA10F （10q26.1) Human 10q26, including FRA10F, is a loss of heterozygosity (LOH) site in several types of cancers. (Maier et al., Oncogene 1997; Nagase et al., Cancer Res 1997)

10、神经胶母细胞瘤， 子宫内膜癌 小鼠 大鼠 人 牛 狗 FATS蛋白氨基酸序列在进化上保守蛋白氨基酸序列在进化上保守 FATS最大的外显子（编码最大的外显子（编码N-端）位于端）位于 基因组中的遗传不稳定区域基因组中的遗传不稳定区域 hFATS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 AT-rich (CA)60 (GT)86 AT-richAT-rich (AT)74 (AT)233 AT-rich AT-rich (CA)15-(GT)21 (GT)20 AT-rich (CA)11 (CA)21 (CA)22 (GT)14 (AT)21 AT-rich (GT)44 (CA)20 (GT)25

11、 AT-rich 1 2 3 4 5 6 7 8 N-terminal of FATS mFATS Stem-loop structure in AT-rich region Susceptibility to DNA lesions Induced by replication- blocking and radiation FATS基因与基因与DNA损伤反应和细胞周期损伤反应和细胞周期G2-M节点调控相关节点调控相关 FATS蛋白蛋白N-端区的表达端区的表达 诱导诱导p21蛋白水平增高蛋白水平增高 Inhibition of p21 turnover by the NH2-terminal

12、 region of FATS independently of p53 and ubiquitination p53-/- p21 HDAC1 Tubulin C N C N FATS - + p21 is selectively induced by HDAC inhibitors. HDAC1 is a major deacetylase localized in nucleus. FATS-induced p21 is localized in nucleus. FATS与与HDAC1发生蛋白质相互作用发生蛋白质相互作用 FATS (67-175) is the binding dom

13、ain to HDAC1 FATS增加增加p21蛋白质稳定性的分子机理蛋白质稳定性的分子机理 FATS抑制抑制HDAC1结合结合p21蛋白蛋白 p21蛋白乙酰化修饰蛋白乙酰化修饰 p21蛋白乙酰化修饰抑制蛋白酶体对蛋白乙酰化修饰抑制蛋白酶体对p21蛋白的泛素非依赖性降解蛋白的泛素非依赖性降解 FATS HDAC1 p21 p21 Ac p21 abundance stabilize p53 transactivate FATS 的转化医学研究的转化医学研究 检测检测FATS mRNA表达，用于乳腺癌分子分型和预后表达，用于乳腺癌分子分型和预后 相关性的研究，相关性的研究，对于探索和实施乳腺癌个体化治疗有重要意义对于探索和实施乳腺癌个体化治疗有重要意义。 荧光定量荧光定量PCR检测结果检测结果 乳腺癌乳腺癌 FATS表达沉默表达沉默FATS低表达低表达 正常对照正常对照 (n=23) 乳腺癌乳腺癌 (n=23) FATS mRNA 表达水平表达水平 目前正在分析156例乳腺癌样本中FATS表达水平，结合 病历分析，评估FATS用于指导癌症患者放疗和化疗方案的价值。 配对样本 FATS基因单核甘酸多态与乳腺癌易感性的相关性研究基因单核甘酸多态与乳腺癌易感性的相关性研究 1 2 3 4 5