DNA损伤后,细胞面临两条路径:激活检查点响应(checkpoint response)或走向凋亡。两条路径的选择需要细胞谨慎权衡,但有时也可能完全取决于损伤的程度。最近,两个研究小组在《Cell》杂志上报道了促凋亡BCL2家族(proapoptotic BCL2 family)成员BID。文章揭示了BID的双重功能,即在DNA损伤后,BID在凋亡信号通路和S期检查点(intra-S-phase checkpoint)通路中均发挥重要作用。
Sandra Zinkel等人发现,在BID缺失的骨髓祖细胞(myeloid progenitor cell;MPC)中,染色体明显不稳定;而且MPC细胞对DNA损伤剂(DNA-damaging agent)更为敏感,尤其是那些能引起复制胁迫(replicative stress)的DNA损伤剂。 使用BID缺失的小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblast),Iris Kamer等人却观察到细胞对几种DNA损伤剂的敏感性下降。尽管DNA损伤的效应依赖于细胞类型和信号类型,但两项研究均表明BID在DNA损伤反应中具有重要地位。
确实,两个研究小组发现,BID-/-细胞经过复制胁迫或etoposide(拓扑异构酶II抑制剂)处理后,失去了在S期累积的能力;同时,重新表达BID可以挽救这一缺陷。Zinkel及其同事表明,在挽救S期累积(S-phase accumulation)的过程中,并不需要BID的促凋亡BH3结构域,提示BID在S期的作用不同于其促凋亡功能。两个研究小组均发现,BID在应对DNA损伤时定位于细胞核内,这表明BID可能基于亚细胞定位而具有不同的功能。
对处理过DNA损伤剂的细胞裂解液进行Western blot分析,Kamer等人发现:引起双链断裂的试剂可以诱导BID磷酸化。Zinkel不仅观察到了相似的效果,而且在使用引起复制胁迫的试剂时也得到了一致的结果。在体内,DNA修复激酶ATM(ataxia-telangiectasia mutated)被证实是BID磷酸化的主要激酶;然而在体外,BID是ATM和相关激酶ATR(ATM and RAD3-related)的底物。需要指出的是,小鼠BID蛋白的保守位点S61和S78均被磷酸化。
那么,在BID缺失的细胞中,S期究竟发生了什么事件?BID的磷酸化对DNA损伤反应有何影响?为解决这些疑问,Zinkel及其同事在使用复制胁迫剂后,对复制停顿进行了评估分析。BID+/+的MPC细胞在S期进入了复制停顿,而这一现象在BID-/-细胞中未观察到;该结果在初级免疫激活的T细胞(primary activated T cell)中得到了验证。野生型和BH3突变的BID可以挽救S期停顿,但含不能磷酸化位点突变S78A的BID则不行。这表明BID在S78位点的磷酸化对其在S期检查点中的作用至关重要。Kamer等人也发现,BID-/-细胞表达不能磷酸化(nonphosphorylatable)的BID突变体后,比野生型细胞对损伤诱导的凋亡更为敏感。由此看来,突变的BID丧失了诱导细胞周期停顿的能力,很可能导致BID缺失的细胞对DNA损伤的敏感性增加。
两项研究均表明,BID在应对DNA损伤时,作为细胞周期停顿(很可能随后进行DNA修复)和细胞凋亡通路的平衡者,也可以说是细胞生存与细胞死亡的平衡者。这种平衡依赖于生物背景(包括细胞类型)以及DNA损伤的类型和程度。
编者注:摘译自原始研究论文
参考文献:
Zinkel, S. S. et al. A role for proapoptotic BID in the DNA-damage response. Cell 122, 579–591 (2005)
Kamer, I. et al. Proapoptotic BID is an ATM effector in the DNA-damage response. Cell 122, 593–603 (2005)