近日，国际著名学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表了上海交通大学和新加坡分子与细胞生物学研究院等机构的最新研究成果，题为《骨形态发生蛋白（BMP）-Smad1信号通路在DNA损伤应答中的关键作用》。该研究揭示了一条与胚胎发育密切相关的信号通路——骨形态发生蛋白（BMP）-Smad1，在DNA损伤应答机制及癌症发生中扮演着重要角色。
文章的通讯作者是上海交通大学长江学者李保界教授。李教授曾在美国霍华德·休斯医学研究所（HHMI）及癌症研究院等机构深造，2001年至2006年担任新加坡国立分子与细胞生物学研究院实验室主任，2009年起成为上海交通大学的特聘教授。参与本研究的还包括上海交通大学的贺林院士、清华大学的陈烨光教授以及中国科学院上海营养研究院的谢东研究员等专家。
在生命过程中，外界环境和体内因素常导致DNA分子损伤或突变。如果DNA损伤未能及时修复，可能影响细胞功能甚至导致细胞死亡，而对生殖细胞的损伤还可能影响后代。DNA损伤应答机制与癌症发生、衰老过程密切相关。人体不断受到内源性因素（如自由基）和外源性因素（如紫外线）的攻击，造成基因组DNA的损伤。然而，细胞如何感知和调控DNA损伤的修复反应，科学界尚未完全阐明。
研究发现，作为胚胎发育和组织稳态调控的重要信号通路——BMP-Smad1信号通路，在DNA损伤应答中也发挥着关键作用。BMP信号途径调控胚胎发育异常可能导致发育紊乱或癌症。具体机制显示，在基因毒性应激条件下，细胞核中的ATM激酶会磷酸化BMP信号的关键转录因子Smad1，干扰其与磷酸酶PPM1A的结合，从而增强Smad1的活性和表达水平。增强的Smad1随后与p53蛋白相互作用，抑制Mdm2介导的p53泛素化和降解，调节细胞的增殖与存活。
此外，研究还在食管癌和胃癌样本中观察到Smad1 S239位点的增强磷酸化，以及由S239突变引起的Smad1突变。这些发现表明，BMP-Smad1信号通路在DNA损伤应答中通过ATM-p53途径发挥作用，且其功能失调可能促进肿瘤的发生。研究提出了一种新机制：当BMP-Smad1信号通路功能受损时，可能导致幼年性息肉（juvenile polyposis）和Cowden综合征等遗传性肿瘤性疾病的发生。
幼年性息肉是一种常见于儿童的炎症性息肉，主要发生在直肠和乙状结肠，由增生的腺体和血管丰富、炎性细胞浸润的纤维组织组成，具有遗传性。Cowden综合征则是一种少见的遗传性疾病，表现为多发性错构瘤，患者体内多处出现异常组织增生，具有潜在的肿瘤风险。这些疾病的研究为理解DNA修复异常与肿瘤发生的关系提供了重要线索。