自噬是一種高度保守的溶酶體依賴的細胞降解途徑，對維持細胞穩態和生存至關重要。在DNA損傷條件下，自噬通過回收受損細胞成分，為DNA修復提供代謝支持，從而維持基因組穩定性。DNA損傷可通過激活AMPK或ATR-CHEK1-RHOB通路抑制mTORC1，進而啟動自噬。此外，ATM、TP53調控的SESN1/2以及PARP1參與激活AMPK以誘導自噬，而MAPK8則通過磷酸化BCL2破壞其與BECN1的抑制性相互作用，從而觸發BECN1依賴的自噬。

近日，生命科學技術學院、生物醫學與健康學院張敏教授發表在Cell Death And Differentiation上題為TRIM21-driven K63-linked ubiquitination of RBM38c, as a novel interactor of BECN1, contributes to DNA damage-induced autophagy的研究發現了一種靈長類特異的RNA結合蛋白RBM38的亞型RBM38c。RBM38c在DNA損傷響應中被激活并發生泛素化，進而促進自噬的啟動。RBM38由五個外顯子組成，通過選擇性剪接產生三種亞型，其中RBM38c比a型多32個氨基酸，因包含額外的外顯子2。研究揭示了RBM38c在DNA損傷誘導的自噬中的關鍵作用，為理解自噬的調控機制提供了新的視角。

研究團隊首先發現RBM38c是RBM38的一個新型亞型，比RBM38a多32個氨基酸。通過免疫沉淀和質譜分析，他們發現RBM38c可能與泛素相互作用。實驗證實RBM38c而非RBM38a被泛素化，且第35位賴氨酸（K35）是泛素化的關鍵位點。進一步研究表明，這種泛素化主要是K63鏈接的，而非K48鏈接的泛素化。共表達實驗顯示RBM38c形成細胞質點狀結構，與K63泛素共定位，這與RBM38a的分散分布不同。

圖1 RBM38c的發現與泛素化特性

有趣的是，RBM38c點狀結構與自噬體顯著重疊，尤其是與早期自噬標志物如ATG16L1和新月體標志物ZFYVE1共定位，而與晚期自噬標志物LAMP2共定位較弱。自噬誘導劑Torin1能有效促進RBM38c點狀結構的形成。敲低RBM38c導致LC3B-II減少但SQSTM1增加，表明RBM38c在自噬中發揮作用。過表達RBM38c增加了LC3B-II水平并減少SQSTM1水平，而K35R突變體無明顯影響，這證明RBM38c的泛素化對自噬至關重要。

圖2 RBM38c與自噬的關系

研究發現DNA損傷藥物如喜樹堿（CPT）或順鉑（CDDP）能增加RBM38c的mRNA和蛋白水平，這一轉錄激活依賴于TP53。此外，CPT或CDDP處理還增加了RBM38c的泛素化水平，質譜分析鑒定出TRIM21和STUB1兩個潛在的E3泛素連接酶。進一步研究證實TRIM21而非STUB1介導RBM38c的K63鏈接泛素化，TRIM21的PRY-SPRY結構域與RBM38c的80-111氨基酸區域介導它們的相互作用。

圖3 DNA損傷對RBM38c的調控

DNA損傷條件下，RBM38c的泛素化增強了其與BECN1的相互作用。質譜分析揭示RBM38c可能與BECN1相互作用，免疫共沉淀證實了它們的內源性相互作用。BECN1的310-360氨基酸區域和RBM38c的180-225氨基酸區域介導它們的相互作用。重要的是，DNA損傷增強了RBM38c與BECN1的相互作用，但不增強RBM38a或RBM38c-K35R突變體與BECN1的相互作用，表明RBM38c的泛素化對這種相互作用至關重要。TRIM21表達增強了RBM38c與BECN1的相互作用，而在TRIM21敲除細胞中，DNA損傷不再增強二者的相互作用和共定位。

圖4 RBM38c與BECN1的相互作用

進一步研究表明，RBM38c特異性地與ATG14而非UVRAG相互作用，表明它優先與PtdIns3K-C1復合物相關聯。DNA損傷增強了RBM38c與ATG14和PIK3C3的相互作用和共定位，而K35R突變體則沒有這種效應。RBM38c敲低顯著減少了BECN1與ATG14和PIK3C3的相互作用，DNA損傷誘導的BECN1與這些伙伴的共定位也被抑制。GFP-FYVE報告系統表明，DNA損傷增加了GFP-FYVE點狀結構，表示PtdIns3P募集，而RBM38c敲低顯著減少了這種點狀結構的形成。體外激酶試驗證明，DNA損傷誘導的PIK3C3激酶活性受RBM38c表達調控，而TRIM21敲除抑制了DNA損傷誘導的內源性RBM38c與PtdIns3K-C1的相互作用，降低了PIK3C3激酶活性。

圖5 RBM38c與PtdIns3K-C1復合物的相互作用

臨床樣本中的RBM38c表達與化療抵抗。最后，研究人員探討了RBM38c依賴的自噬在DNA損傷條件下的作用。CPT或CDDP處理降低了細胞活力，而RBM38c但非K35R突變體表達恢復了細胞活力，這種保護作用可被自噬抑制劑3-MA消除。RBM38c表達抑制了DNA損傷誘導的凋亡，這也可被3-MA抵消。RBM38c敲低進一步增加了DNA損傷誘導的cleaved CASP3和cleaved PARP1水平，表明凋亡增強。相反，RBM38c表達降低了cleaved CASP3水平，但3-MA處理抵消了這種作用。

圖6 RBM38c依賴的自噬在DNA損傷中的作用

在臨床肺癌樣本中，RBM38c表達與LC3表達呈正相關，與化療抵抗相關。相比化療敏感患者，化療抵抗患者表現出更高水平的RBM38c和LC3表達，以及更低水平的cleaved CASP3，表明自噬增強而凋亡減少。相關性分析證實，RBM38c表達與LC3表達呈顯著正相關（rs = 0.466, P < 0.01），而與cleaved CASP3表達呈顯著負相關（rs = -0.316, P < 0.01）。

圖7 臨床樣本中的RBM38c表達與化療抵抗

本研究鑒定出RBM38的新型亞型RBM38c，其在DNA損傷響應中通過啟動自噬發揮關鍵作用。RBM38c通過促進ATG14-PtdIns3K-C1復合物的組裝來激活自噬，且其功能依賴于TRIM21介導的K63鏈泛素化。DNA損傷通過TP53依賴性途徑上調RBM38c的表達，并增強其與BECN1的相互作用，從而促進自噬復合物的形成，保護細胞免受凋亡。RBM38c的32個額外氨基酸是靈長類動物特有的，且在臨床肺癌樣本中，其表達與自噬標志物LC3正相關，并與化療抵抗相關。這些發現揭示了RBM38c-TRIM21-BECN1軸在自噬調控中的新機制，并為癌癥治療提供了潛在的新靶點。

來源：南湖新聞網

編輯：吃一口小貓