摘要：本账号（精准医学与蛋白组学）关注国内外蛋白组学、蛋白修饰组学应用领域的科研进展，普及蛋白组学在生命科学及基础医学研究中的应用，一起交流学习。如有侵权请联系后台删除。
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含锚蛋白重复序列和SOCS盒蛋白7（ankyrin repeat and SOCS box containing 7，ASB7），是CUL5-Elongin B（由TCEB2编码）-Elongin C（由TCEB1编码）E3泛素连接酶的底物衔接蛋白。
异染色质蛋白1（Heterochromatin Protein 1，HP1）是异染色质核心支架蛋白，包含染色质结构域（Chromo domain ，CD）和染色质阴影结构域（Chromo shadow domain ，CSD），CD可与已有的H3K9me3结合，CSD可二聚化并招募H3K9me3的甲基转移酶SUV39H1。SUV39H1催化邻近未修饰组蛋白发生H3K9me3，形成正反馈循环以维持其在细胞分裂后的稳定性，但H3K9me3过度修饰易导致细胞发生过度异染色质化。然而，H3K9me3在哺乳动物细胞中的稳态调节机制是不清楚的。
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01、ASB7限制H3K9me3具有普遍性
为了揭示细胞周期中能精确限制H3K9me3的机制，研究人员利用全基因组CRISPR-Cas9进行敲除筛选，发现了ASB7，表明CUL5ASB7 E3泛素连接酶可能在限制H3K9me3水平中起关键作用。
CUT&RUN实验发现，ASB7敲除细胞中全基因组H3K9me3信号显著增加，Western blot和免疫荧光染色进一步证实了该结果。根据GTEx数据库发现ASB7 广泛表达，且在不同组织来源细胞系实验发现，ASB7耗竭后H3K9me3水平升高，表明ASB7限制H3K9me3水平是普遍作用。
02、HP1招募ASB7至异染色质区域
研究人员通过细胞分级分离发现，ASB7富集在染色质上并与H3K9me3共定位，表明ASB7是异染色质相关蛋白。基于TurboID的邻近标记测定法，发现ASB7富集了异染色质相关蛋白质（如SUV39H1）和HP1家族成员（HP1α、HP1β和HP1γ）等成分。
为确定HP1是否促进ASB7招募到异染色质，研究人员进行了一系列实验，结果发现ASB7与HP1在异染色质共定位且ASB7与HP1的CSD相互作用，HP1敲低/结构域缺失会破坏ASB7异染色质定位。由于HP1 CSD二聚体为含有PxVxL基序的效应蛋白提供对接平台，且ASB7含有三个候选PxVxL基序，通过分别构建3个突变体（PxVxL1-3）实验发现，PxVxL1突变严重破坏了ASB7-HP1相互作用，并破坏了ASB7在异染色质的定位。表明，HP1的CSD与ASB7的PxVxL1相互作用将ASB7招募到异染色质。
03、ASB7介导SUV39H1泛素化降解
CUL5ASB7是负责底物降解的E3泛素连接酶，于是研究人员推测ASB7通过降解H3K9me3调节因子限制H3K9me3水平。通过定量质谱分析发现，ASB7过表达可显著降低H3K9me3甲基转移酶SUV39H1丰度。ASB7敲除/CUL5敲低会增加SUV39H1水平，其他H3K9甲基转移酶不受影响。进一步的实验表明，ASB7与SUV39H1相互作用并负向调节SUV39H1蛋白丰度，从而限制H3K9me3水平。蛋白酶体抑制剂可稳定SUV39H1，敲除/过表达ASB7影响了SUV39H1的泛素化水平，体外泛素化测定进一步证明了CUL5ASB7直接泛素化SUV39H1，并通过质谱等实验发现了赖氨酸138位是CUL5ASB7介导SUV39H1泛素化的主要位点，以上结果确定了CUL5ASB7通过泛素-蛋白酶体途径促进SUV39H1降解。
图3 CUL5ASB7靶向SUV39H1用于泛素-蛋白酶体降解
04、CDK1调控ASB7活性确保H3K9me3的细胞周期动态平衡
研究人员发现，在细胞周期中，ASB7水平变化不大，而SUV39H1水平从S期到M期逐渐增加，并在G1期下降，表明SUV39H1被ASB7降解可能受到时间调节。进一步研究发现，ASB7苏氨酸磷酸化可被M期活化的CDK1-Cyclin B1复合物增强，Roscovitine（CDK1抑制剂）对CDK1的抑制导致SUV39H1不稳定，意味CDK1介导的磷酸化可能抑制ASB7。ASB7锚蛋白重复序列接头内的T119、T152、T216位点质谱鉴定为磷酸化位点。研究人员通过定制ASB7-pT216特异性抗体实验发现，在细胞周期内，ASB7-pT216与CDK1-Cyclin B1活性和SUV39H1水平同步波动。磷酸化突变体T3E消除了ASB7泛素化及降解SUV39H1的能力，而非磷酸化突变对ASB7功能无影响。综上，ASB7在M期被CDK1-Cyclin B1磷酸化后，抑制了SUV39H1的降解，该机制确保了细胞周期中H3K9me3的有效恢复。
图4 CDK1磷酸化并抑制ASB7以防止SUV39H1降解
05、ASB7抑制H3K9me3使癌细胞对PARP抑制剂敏感
TCGA分析显示，ASB7在多种癌症类型中频繁扩增，ASB7升高会抑制H3K9me3，这可能损害DNA修复、增加基因组不稳定。实验表明，多西环素诱导ASB7表达减少了同源重组（HR），由于HR缺乏会使肿瘤细胞对聚腺苷二磷酸核糖聚合酶抑制剂（PARPi，如奥拉帕尼）敏感。ASB7细胞过表达及异种移植模型证实，ASB7野生型过表达增加了癌细胞对奥拉帕尼的敏感性，提示ASB7高表达患者可能是PARPi治疗的潜在响应人群。
图5 ASB7高表达使癌细胞对PARP抑制剂敏感
景杰评述
机制上，发现了CDK1-Cyclin B1对ASB7的磷酸化修饰如同细胞周期中的精准开关，保障了H3K9me3在细胞周期中精准重建，细胞周期与表观遗传修饰紧密联系的动态调控模型，是对细胞生命活动精密协同性的精彩诠释。
临床转化上，发现了ASB7在多种肿瘤中呈扩增状态，且其高表达导致H3K9me3水平降低、同源重组修复受损及基因组不稳定，进而提出ASB7高表达的肿瘤患者可能是PARP抑制剂潜在获益人群，为肿瘤精准治疗开辟了新方向，彰显了该研究的实用价值与创新性。
来源：景杰生物
