FANCD2,也称为Fanconi贫血症互补群D2,是一种重要的DNA修复基因。它编码的蛋白FANCD2在Fanconi贫血症(FA)的发病机制中扮演着关键角色。FA是一种遗传性疾病,患者由于DNA修复功能的缺陷而易于出现发育异常、骨髓衰竭和癌症。FANCD2是FA/BRCA DNA修复通路中的核心基因之一,负责修复DNA中的交联损伤,并维持基因组的稳定性。FANCD2蛋白在细胞周期的S期被单泛素化,这一过程对于DNA损伤的识别和修复至关重要[3]。
FANCD2与同源重组修复(HR)途径密切相关。HR是一种关键的DNA双链断裂修复机制,对于维持基因组稳定性和防止癌症发生至关重要。FANCD2的缺陷会导致HR途径的缺陷,使得细胞对DNA损伤更加敏感,并增加了基因组不稳定的可能性。研究发现,FANCD2缺陷的肿瘤细胞对PARP抑制剂(如奥拉帕利、鲁卡帕利、尼拉帕利等)表现出敏感性,因为PARP抑制剂可以抑制肿瘤细胞中PARP介导的DNA修复途径,从而选择性杀死FANCD2缺陷的细胞[1]。
除了在DNA修复中的作用外,FANCD2还与铁死亡相关。铁死亡是一种非凋亡性的细胞死亡形式,与多种疾病的发生发展有关。研究发现,FANCD2在肺癌、肝癌和间皮瘤等多种癌症中表达上调,并且与不良预后相关。此外,FANCD2的敲低可以抑制肿瘤细胞的增殖和迁移,并增加肿瘤细胞对铁死亡诱导剂的敏感性[2,4,7]。这表明FANCD2可能成为癌症治疗的新靶点。
FANCD2的表达和功能受到多种因素的调控。研究发现,MYC蛋白可以通过形成多聚体结构来保护FANCD2免受RNA聚合酶的损伤,从而维持FANCD2的稳定性[5]。此外,FANCD2的泛素化和去泛素化过程也受到USP1-UAF1复合物的调控,这对于FANCD2在DNA损伤修复中的作用至关重要[6]。
综上所述,FANCD2是一种重要的DNA修复基因,在Fanconi贫血症和癌症的发生发展中发挥关键作用。FANCD2的缺陷会导致HR途径的缺陷,使得细胞对DNA损伤更加敏感,并增加了基因组不稳定的可能性。此外,FANCD2还与铁死亡相关,可能在癌症的治疗中具有重要的应用价值。
参考文献:
1. Murai, Junko, Pommier, Yves. . BRCAness, Homologous Recombination Deficiencies, and Synthetic Lethality. In Cancer research, 83, 1173-1174. doi:10.1158/0008-5472.CAN-23-0628. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37057596/
2. Miao, Huikai, Ren, Qiannan, Li, Hongmu, Chen, Youfang, Wen, Zhesheng. 2022. Comprehensive analysis of the autophagy-dependent ferroptosis-related gene FANCD2 in lung adenocarcinoma. In BMC cancer, 22, 225. doi:10.1186/s12885-022-09314-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35236309/
3. Fiesco-Roa, Moisés O, Giri, Neelam, McReynolds, Lisa J, Best, Ana F, Alter, Blanche P. 2019. Genotype-phenotype associations in Fanconi anemia: A literature review. In Blood reviews, 37, 100589. doi:10.1016/j.blre.2019.100589. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31351673/
4. Zhou, Hong, Wang, Yan-Xia, Wu, Min, Wang, Yan, Bian, Xiu-Wu. 2024. FANCD2 deficiency sensitizes SHH medulloblastoma to radiotherapy via ferroptosis. In The Journal of pathology, 262, 427-440. doi:10.1002/path.6245. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38229567/
5. Solvie, Daniel, Baluapuri, Apoorva, Uhl, Leonie, Wolf, Elmar, Eilers, Martin. 2022. MYC multimers shield stalled replication forks from RNA polymerase. In Nature, 612, 148-155. doi:10.1038/s41586-022-05469-4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36424410/
6. Lemonidis, Kimon, Arkinson, Connor, Rennie, Martin L, Walden, Helen. 2021. Mechanism, specificity, and function of FANCD2-FANCI ubiquitination and deubiquitination. In The FEBS journal, 289, 4811-4829. doi:10.1111/febs.16077. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34137174/
7. Wang, Zairui, Huang, Jialin, Fu, Liren, Han, Jingjing, Zhao, Xiaohui. 2024. Identification of the ferroptosis-related prognostic gene signature in mesothelioma. In Gene, 919, 148498. doi:10.1016/j.gene.2024.148498. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38670397/