Page 122 - 南京医科大学学报自然科学版
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第43卷第1期
·116 · 南 京 医 科 大 学 学 报 2023年1月
的 ［47］ 。
3 参与53BP1募集的组蛋白及其作用机制
正常情况下，即使 H4K20me2 的浓度处于饱和
3.1 H2AK15 状态也无法识别 53BP1，其原因可从 H4K20me2 和
组蛋白H2AK15ub是由53BP1选择性识别的 ［46］ 。 53BP1 这两个角度进行阐释。首先，53BP1 无法识
H2AK15泛素化是决定53BP1的UDR基序能否识别 别 H4K20me2 是因为正常状态下，H4K20me2 被埋
H2AK15ub最重要的步骤。当53BP1结合H2AK15ub 藏于染色质中。H4K20me2是由赖氨酸甲基转移酶
后，53BP1 才能及时有效地募集到 DSB 位点 ［47］ 。 5A（lysine methyltransferase 5A，KMT5A）和组蛋白甲
H2AK15 的 泛 素 化 依 赖 于 泛 素 连 接 酶 RNF8 和 基 转 移 酶（suppressor of variegation 4 ⁃ 20 homolog，
［40］
RNF168 。然而，最新研究表明，H2AK15ub 不完 Suv4⁃20H）协同作用而产生。由KMT5A催化的第一
全在 53BP1 募集中发挥作用。在发生 DSB 时，细胞 次甲基化产生的H4K20me1促进了Suv4⁃20H 募集，
中发生一系列蛋白质磷酸化事件，其中包括部分泛 而 Suv4⁃20H 的募集又催化 H4K20me1 发生第二
素的苏氨酸 12 残基磷酸化（pUbT12）事件。泛素苏 次甲基化 ［53］ 。经过两次甲基化的组蛋白 H4K20
氨酸 12 残基发生磷酸化在 H2AK15 泛素化和 DDR 将一直埋藏于染色质中，直到发生 DSB 时才暴
调节中有着意想不到的作用。在 RNF168 的催化 露出来 ［54］ 。H4K20me2 一直埋藏在染色质中无法
下，磷酸化的泛素苏氨酸12残基促使H2AK15发生 被 53BP1 识别，是因为其结合位点被各种结合蛋白
泛素化产生 H2AKpubT12。而苏氨酸 12 残基位于 覆 盖，其中最关键的结合蛋白是 L3MBTL1 ［29］ 和
53BP1 和 H2AK15ub 复合体相互识别的界面，苏氨 KDM4A ［30］ ，KDM4A、L3MBTL1 共同竞争 53BP1 和
酸 12 磷酸化极大地破坏了 53BP1 和 H2AK15ub 相 H4K20me2 的 结 合 位 点 ，阻 碍 了 53BP1 识 别
互作用的稳定性 ［41］ 。H2AKpubT12对53BP1的最直 H4K20me2。其次，53BP1 无法识别 H4K20me2 的另
接影响是53BP1不能识别含有H2AKpubT12的染色 一个原因是 53BP1 被 TIRR 掩盖。TIRR 抑制 53BP1
质区域，取而代之的是该染色质区域被 RNF169、 与 H4K20me2 之间的相互作用，它掩盖了 53BP1 的
DNA 损 伤 修 复 蛋 白 51（DNA repair protein 51， Tudor结构域 ［24］ 。总而言之，L3MBTL1和TIRR 通过
RAD51）以及 BRCA1 识别。过多的泛素苏氨酸 12 阻止 H4K20me2 与 53BP1 的 Tudor 结构域之间的相
残基发生磷酸化还可能不受控制地刺激RNF169的 互作用来抑制 53BP1 对 DSB 的募集。在发生 DSB
激活 ［41］ 。RNF169 是 RNF168 的同源物 ［48］ ，RNF169 时，ATM 促进 53BP1⁃TIRR 复合物解离，使得 53BP1
通过对泛素结构的竞争来限制RNF168介导的信号 能够识别 H4K20me2 ［23，27］ 。ATM 与 MDC1 的结合使
转导，最终也会抑制 53BP1 募集到 DSB 中 ［40］ 。由此 MDC1⁃RNF8⁃RNF168⁃组蛋白泛素化⁃53BP1 轴的信
可见，H2AK15ub 可能通过泛素苏氨酸 12 残基的磷 号级联反应激活。含缬氨酸蛋白（valosin⁃containing
酸化和去磷酸化来调节53BP1募集。 protein，VCP）以 RNF8 和泛素依赖的方式募集到
3.2 H4K20 DSB 中，并介导 L3MBTL1 与 H4K20me2 分离 ［38］ 。同
作为在 53BP1 募集中最关键的组蛋白之一， 时，KDM4A 被蛋白酶体以 RNF8 依赖的方式降解，
H4K20 是否甲基化可以决定 G1、G2 和 S 期修复途 这些都是53BP1与H4K20me2结合的前提 ［39］ 。这些
径的选择 ［49］ 。H4K20me2 确保 53BP1⁃RIF1⁃REV7 研究共同证明了 H4K20me2 如何以 RNF8/RNF168
复合物被募集到染色质中 ［50］ 。另外，组蛋白 H4K20 依赖的方式与53BP1结合。
在未甲基化时促进53BP1移除和BRCA1募集 。在 组蛋白H2AK15的泛素化和H4K20的甲基化过
［51］
G1期，H4K20me2在53BP1结合位点处于饱和水平， 程在 DDR 中联系紧密。相关文献表明，RNF8 和
这促使 53BP1⁃RIF1⁃REV7 复合物募集到 DSB，并促 RNF168介导的H2AK15泛素化和KMT5A的募集存
使BRCA1从DSB移除。在S、G2期，H4K20me2的浓 在一定关联。KMT5A在DDR中的活性是H4K20甲
度下降使得53BP1⁃RIF1⁃REV7复合物移除。随后， 基化所必需的 ［38］ 。因此，RNF8、RNF168 和 KMT5A
未甲基化状态的组蛋白 H4K20浓度相对增加，并促 在 53BP1 募集中的作用可以从两个方面解释。首
使 BRCA1 募集到 DSB ［52］ 。组蛋白 H4K20 代表修复 先，作为组蛋白甲基转移酶，在特定的 DSB 位点
途径的开关，它确保NHEJ修复在G1期占主导地位， KMT5A可以诱导H4K20发生甲基化；其次，KMT5A
而 HR 修复在 S、G2 期更具优势 ［6］ 。总而言之， 还是一种泛素化调节因子，可以增强 RNF168 介导
［39］
H4K20me2 对于53BP1在染色质的募集是非常重要 的H2AK15泛素化 。
