探尋生命的完善與完美
——鳳志慧教授和她的DNA損傷修復(fù)之路

鳳志慧教授
包括人類在內(nèi)的真核細胞高等生物有機體,是自然界生命運動存在的最高形式。在漫長的進化歷程中,它們不僅形成了極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和臻于完善的功能體系,還建立了應(yīng)對外界環(huán)境因素影響與損害、使自身得以世代延續(xù)的自我保護和調(diào)節(jié)修復(fù)機制。
DNA復(fù)制是生物遺傳的基礎(chǔ),是所有生物體中最基本的過程。與RNA及蛋白質(zhì)可以在細胞內(nèi)大量合成不同,一般在一個原核細胞中只有一份DNA,在真核二倍體細胞中相同的DNA也只有一對。如果在DNA復(fù)制過程中有異?;蛘邠p傷的DNA出現(xiàn),將會導(dǎo)致遺傳物質(zhì)的翻譯錯誤,進而出現(xiàn)DNA變異,甚至腫瘤的發(fā)生。如果DNA的損傷或遺傳信息的改變不能更正,對體細胞來說,可能影響其功能或生存,對生殖細胞來說,則可能影響到后代。
但是,目前人類對于DNA損傷在怎樣的機制下得以修復(fù),以及如何修復(fù),認識還不透徹。因此,研究DNA損傷和修復(fù),對于人類揭開生命奧秘,攻克疾病,維護生命本身的完善與完美有著不可忽視的重要意義。
那么,哺乳動物細胞是通過怎樣的機制,保證損傷的DNA得以及時正確地修復(fù),從而使遺傳信息進行準確的傳遞呢?
鳳志慧教授首次發(fā)現(xiàn)DNA復(fù)制蛋白A的磷酸化在這一過程中起到關(guān)鍵的作用,它通過調(diào)控重組機制修復(fù)DNA復(fù)制過程中出現(xiàn)的損傷的DNA;進一步研究表明,乳腺癌易感基因BRCA1也參與了這一過程,而且BRCA1的功能還受細胞周期調(diào)控點因子ATR的影響。這一研究為揭開DNA復(fù)制過程的奧秘以及腫瘤的發(fā)生具有重要意義。
探索DNA損傷與修復(fù)
鳳志慧,博士,教授,研究生導(dǎo)師。1987年畢業(yè)于哈爾濱醫(yī)科大學(xué)醫(yī)療系。1990年獲哈爾濱醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位。后于北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部攻讀博士,曾獲光華獎學(xué)金。1998年,鳳志慧獲北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士學(xué)位。博士畢業(yè)后在北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部生物物理系從事放射醫(yī)學(xué)的教學(xué)和科研工作,歷任副教授、系副主任及代理系主任。
在此之后,鳳志慧先后到美國哈佛醫(yī)學(xué)院麻省總院、圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院放射腫瘤系繼續(xù)從事放射腫瘤方面的研究,研究方向集中在乳腺癌易感基因BRCA1和BRCA2在DNA損傷修復(fù)中的作用機制,以及DNA損傷修復(fù)機制與基因組穩(wěn)定性的關(guān)系等方面。

鳳志慧教授(右一)與國際友人在一起
在DNA損傷修復(fù)研究領(lǐng)域,她有著近10年的國外研究經(jīng)歷,并在此期間作為主要研究者,參與完成了多項NIH資助的重大項目研究,多次在國際會議上就自身的研究成果作大會發(fā)言,受到廣泛關(guān)注,多篇有影響的研究論文被發(fā)表在PNAS(美國國家科學(xué)院院刊)、Nucleic Acid Research等國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊;所參與的其他科研合作項目也被發(fā)表在Nature、Cell cycle、Cancer Research等國際著名雜志上。
其中,發(fā)表在PNAS上的文章首次描述了DNA重組蛋白RAD52在哺乳動物細胞內(nèi)的功能,揭示了它與BRCA2在哺乳動物細胞內(nèi)共同執(zhí)行調(diào)控同源重組的分子機制。該文章題目被刊登在該期雜志的首頁作為重點推薦文章,同期雜志上還發(fā)表了DNA損傷修復(fù)領(lǐng)域的著名科學(xué)家Wolf Heyer博士對該文所作的重要專題評論。他用“令人著迷”一詞來形容他的同行的這一研究發(fā)現(xiàn)。此外,該領(lǐng)域William Holloman和Roland Kannar教授分別在Faculty of 1000上,對這篇文章發(fā)表了重要評價:“這一研究厘清了RAD52在哺乳動物DNA損傷反應(yīng)方面的重要性……這些研究工作表明,更多的復(fù)合物可能被發(fā)現(xiàn),它們中的每一種都將為抗癌治療提供了新的手段?!痹撐倪€被列入當(dāng)年有顯著影響的新研究論文之列,在Faculty of 1000上等級為“必讀”。這是對該研究工作和研究人員極高的認可。鑒于此,受International Journal of Oral Science雜志的邀請,鳳志慧教授作為通訊作者,專門撰寫了有關(guān)方面的研究綜述。目前該論文已引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。

鳳志慧教授在亞洲環(huán)境誘變會議發(fā)言

鳳志慧教授(左一)與國際友人
鳳志慧教授在放射腫瘤生物學(xué)、DNA損傷與修復(fù)領(lǐng)域積累了豐富的研究經(jīng)驗,奠定了扎實的理論基礎(chǔ)。其在SCI收錄的雜志上發(fā)表了一系列高質(zhì)量文章,已被國際學(xué)者廣泛索引。文章累計影響因子超過100,其中作為第一作者的影響因子高達30。
鑒于在DNA損傷修復(fù)研究領(lǐng)域的驕人造詣,2010年,鳳志慧教授被山東大學(xué)引進。她在國內(nèi)帶領(lǐng)一個科研小組繼續(xù)致力于“DNA雙鏈斷裂損傷時同源重組與非同源重組修復(fù)的機制研究”、“腫瘤細胞合成致死性”、“環(huán)境及職業(yè)中毒性因素對細胞基因組穩(wěn)定性的影響”等課題。同時還與國外幾個研究小組繼續(xù)保持科研上的合作。發(fā)表在PNAS和Nucleic Acids Res上的文章就是與其科研合作的結(jié)果。此外,她的研究小組還順利地得到了2011年的國家自然科學(xué)基金面上項目,以及山東大學(xué)和山東大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院自主創(chuàng)新科研基金的資助。
回國之后,鳳志慧教授及其團隊的研究工作多次在山東省內(nèi)以及國內(nèi)的大專院校進行交流,引起同行的極大關(guān)注和興趣,已逐漸在該研究領(lǐng)域確立自己的學(xué)術(shù)地位。在2012年10月舉行的第三屆亞洲環(huán)境誘變劑國際學(xué)術(shù)大會上,鳳志慧教授被邀請作學(xué)術(shù)報告,增加了更多國際間的交流合作機會。
直面乳腺癌
乳腺癌是女性排名第一的常見惡性腫瘤。2011年美國CA: A Cancer Journal for Clinicians雜志公布的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,美國2011年預(yù)計有230480例女性罹患乳腺癌,占女性新發(fā)惡性腫瘤的30%,排名女性惡性腫瘤發(fā)病率第一位。在我國北京、上海、天津等大城市的統(tǒng)計顯示,乳腺癌同樣是我國女性最常見的惡性腫瘤,且發(fā)病率呈逐年上升趨勢。
勇敢直面乳腺癌科學(xué)研究的嚴峻挑戰(zhàn),為提高我國乳腺癌診療水平發(fā)揮積極作用,鳳志慧教授和她的團隊從分子生物學(xué)水平展開了攻堅。
目前,她的研究小組的科研方向主要集中在乳腺癌易感基因BRCA(它包括BRCA1和BRCA2兩個重要抑癌基因)。
此前的研究指出,大約有50%~80%的遺傳性乳腺癌和與BRCA基因變異有關(guān)。目前已經(jīng)證明BRCA可以參與細胞內(nèi)多種代謝過程:如轉(zhuǎn)錄調(diào)控、DNA損傷修復(fù)、細胞周期調(diào)控等。
基于以上認識,鳳志慧教授和她的團隊孜孜以求,取得了開拓性的研究結(jié)果:
DNA損傷與修復(fù)一直是癌癥研究中的熱點。DNA雙鏈斷裂是DNA損傷的最嚴重形式,其能否有效地修復(fù)將關(guān)系到基因組穩(wěn)定性和腫瘤的發(fā)生。同源重組和非同源重組是修復(fù)DNA雙鏈斷裂的重要機制。鳳志慧教授和其他研究小組的研究都表明,乳腺癌易感基因BRCA1和BRCA2通過調(diào)控同源重組分子機制參與DNA雙鏈斷裂的修復(fù),在DNA損傷修復(fù)反應(yīng)中起到關(guān)鍵的作用。
在這一研究基礎(chǔ)上,團隊的最新研究結(jié)果表明,在DNA損傷修復(fù)通路上,BRCA1和BRCA2之間有功能相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)BRCA1可通過調(diào)控BRCA2參與同源重組修復(fù)通路。這一研究揭示了在DNA損傷修復(fù)反應(yīng)中BRCA1和BRCA2之間相互作用的規(guī)律,二者在DNA損傷信號傳導(dǎo)通路中具有協(xié)同作用,它們之間的相互作用對同源重組的調(diào)控和維持基因組的穩(wěn)定性具有重要的意義,由此豐富了BRCA調(diào)控同源重組分子機制的新理論,為研究乳腺癌的發(fā)病機制、臨床基因診斷及靶向治療奠定了可靠的理論依據(jù)。
通過研究,他們發(fā)現(xiàn)在哺乳動物細胞中有兩套相對獨立的調(diào)控同源重組修復(fù)通路:一是由DNA修復(fù)蛋白RAD52介導(dǎo)—原始的調(diào)控通路;另一個則是隨進化演變的BRCA2介導(dǎo)—新的調(diào)控通路。進一步發(fā)現(xiàn)在BRCA2基因缺失的腫瘤細胞中,滅活DNA修復(fù)蛋白RAD52,對腫瘤細胞具有致死性,其致死性機制是同源重組修復(fù)機制被破壞。這預(yù)示RAD52基因可能會成為乳腺癌臨床靶向治療的一個新靶點。
鳳志慧教授將這一研究成果寫成論文,得到專業(yè)領(lǐng)域的高度評價。目前團隊深入的研究又將這一理論擴大應(yīng)用于沒有BRCA2基因缺失的腫瘤細胞,而且取得了顯著的研究結(jié)果。
研究組通過分子生物信息學(xué)進行了與BRCA基因相關(guān)的DNA修復(fù)因子網(wǎng)絡(luò)篩選,已初步得到大量與BRCA有關(guān)的最新信息。他們正在通過分子與細胞生物學(xué)、重組技術(shù)深入地研究這些信息,期望發(fā)現(xiàn)BRCA基因在DNA損傷與修復(fù)中的新功能。
目前以鳳志慧教授為負責(zé)人,在山東大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院組建了“環(huán)境放射污染與DNA損傷修復(fù)研究”課題組,課題組主要由中青年骨干老師和研究生組成,研究團隊富有朝氣,極具創(chuàng)新和開拓精神。課題組還繼續(xù)與多個海外研究小組保持密切的科研合作關(guān)系,其中包括美國Memorial Sloan–Kettering Cancer Center的放射腫瘤系主任Simon Powell博士、美國 Case Western Reserve University的放射腫瘤系Junran Zhang博士等。課題組的研究方向也擴展到更廣泛的領(lǐng)域,不但集中在DNA修復(fù)通路與腫瘤細胞合成致死性之間的關(guān)系及其機制的研究,而且還在探索環(huán)境(如職業(yè)環(huán)境)中放射污染對DNA損傷修復(fù)機制的影響及與職業(yè)人群健康之間的關(guān)系等,尤其關(guān)注DNA損傷與修復(fù)關(guān)鍵因子BRCA以及與它們相關(guān)的因子在以上過程中是如何被影響和調(diào)控的。
DNA存儲著生物體賴以生存和繁衍的遺傳信息,維護DNA分子的完整性對細胞至關(guān)重要。DNA的損傷和修復(fù),與遺傳、突變、壽命、衰老、輻射效應(yīng)、腫瘤發(fā)生、某些毒劑的作用,以及某些遺傳性疾病等有密切的關(guān)系。探尋DNA的損傷和修復(fù)機制,使這些承載生命密碼的載體重回完善與完美,鳳志慧和她的團隊依然在不輟前行。
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