細胞內的各種分子常常處于不斷合成與降解的更新中,但為了保持遺傳信息的穩定性,其DNA并不會降解。在體細胞中,作為DNA的守護者及表觀遺傳信息載體的組蛋白也一直被認為不會降解。細胞內蛋白質的降解被認為通過依賴于泛素化介導的蛋白酶體通路。然而北京師范大學邱小波教授領導的研究團隊發現,在精子發生和體細胞DNA損傷修復過程中,組蛋白均會降解。并且該團隊還發現乙?;?,而不是泛素化,介導了組蛋白通過特異的蛋白酶體降解。泛素化和乙酰化分別為兩種不同的蛋白修飾,在基因表達的表觀遺傳調控中都起著重要的作用。如泛素化一樣,乙?;粌H修飾組蛋白,還可以修飾眾多其它蛋白。目前已在7000多種人類蛋白中發現2萬多個乙?;稽c。這一發現將可能開辟關于乙酰化介導蛋白質降解研究的一個嶄新領域。組蛋白去乙酰化酶抑制劑已被廣泛用于各種癌癥治療的臨床實驗中,尤其是將它們與化療或放療結合,但其機制仍不清楚。邱小波教授團隊的研究工作揭示組蛋白去乙酰化酶抑制劑促進由化學藥物或放射引起的DNA雙鏈斷裂誘導的、由乙酰化介導的組蛋白降解,增強細胞對DNA損傷的敏感性,促進細胞死亡。這一發現為組蛋白去乙?;敢种苿┑呐R床應用提供了重要基礎。
蛋白酶體為由幾十個蛋白亞基組成的復合蛋白酶,負責各種細胞中絕大多數蛋白質的降解。邱小波教授團隊第一次揭示組織特異性蛋白酶體的存在,發現哺乳動物睪丸中的多數蛋白酶體包含特殊的激活因子和催化亞基。正是這一睪丸特異性蛋白酶體負責精子發生過程中依賴于乙?;慕M蛋白降解。
這些結果對于人們認識細胞內蛋白質代謝調控和細胞重編程的表觀遺傳機制具有重要的學術意義,為癌癥、心血管疾病、男性不育等各種疾病的研究和治療提供了新思路。相關論文已發表在最新一期著名刊物《細胞》上(Cell153,1012–1024,May23,2013)。邱小波教授為該文的通訊作者。參加該項目的單位除邱小波領導的課題組外,還有中國醫學科學院、中國科學院、日本筑波大學等單位。該研究得到了國家基金委重點項目和國家杰出青年科學基金項目的資助。