Bdf1通過與RPA促進同源重組修復原理揭曉

　　表觀遺傳調控DNA同源重組機制獲揭示

　　 Bdf1偶聯H4乙酰化修飾和DNA重組修復過程 武漢大學供圖

　　近日，《尖端科學》在線發表了武漢大學生命科學學院遺傳學系、細胞穩態湖北省重點實驗室教授陳學峰課題組的最新研究成果。該研究揭示了酵母溴結構域家族蛋白Bdf1及其人類同源蛋白TAF1在促進DNA同源重組修復中的保守功能與機制，對于全面揭示組蛋白乙酰化和溴結構域家族蛋白在維護基因組穩定性中的功能與機制具有重要意義。

　　論文題目為《酵母溴結構域蛋白Bdf1與其人類同源蛋白TAF1在促進同源重組過程中發揮保守功能》。

　　在真核生物中，DNA纏繞組蛋白八聚體形成核小體，并以核小體為基本單位高度壓縮形成染色質。DNA的轉錄、復制和修復等過程均受到組蛋白翻譯后修飾的精密調控。由乙酰轉移酶NuA4/TIP60介導的組蛋白H4 氮端的乙酰化修飾在上述過程中發揮著關鍵作用，但組蛋白乙酰化信號如何傳遞并調控DNA損傷修復過程尚不明晰。在真核生物中存在一類專門識別乙酰化修飾的含有溴結構域(Bromodomain)的蛋白，目前對該類蛋白在DNA修復和維持基因組穩定性中的功能了解的還十分有限。

　　研究團隊以模式生物釀酒酵母為模型，通過篩選組蛋白乙酰化相關蛋白，發現溴結構域蛋白Bdf1與DNA損傷修復密切相關。敲除BDF1基因引起DNA末端加工、檢查點激活以及修復蛋白招募出現缺陷，從而導致細胞同源重組修復效率下降以及對DNA損傷藥物抗性降低。研究團隊進一步揭示了Bdf1蛋白的溴結構域在上述過程中發揮關鍵作用，并證明了Bdf1通過其溴結構域結合染色質上乙酰化的組蛋白H4。

　　此外，研究團隊還通過質譜分析和生化實驗發現Bdf1與DNA修復蛋白RPA相互作用，并定位了介導互作的區域；阻斷Bdf1結合染色質或者破壞其與RPA的相互作用都導致同源重組修復效率下降，并且二者表現出上位性效應。

　　然而，過量表達RPA能夠顯著回復上述突變體的重組缺陷。通過與裴華東課題組合作，研究團隊將研究延伸到人類細胞，發現Bdf1在人類細胞中的同源蛋白TAF1也具有促進同源重組修復的功能，并證明了該機制在人類細胞中是保守的。由此，研究團隊得出結論： DNA發生斷裂后，損傷位點附近的染色質會發生NuA4/TIP60介導的H4乙酰化，Bdf1通過其溴結構域結合乙酰化的染色質；同時，Bdf1通過與RPA的直接互作促進或穩定RPA在染色體上的結合，從而促進同源重組修復，且這一功能與機制高度保守。