作為生命遺傳物質的DNA是在DNA聚合酶作用下，以脫氧核糖核苷三磷酸（dNTPs)為原料聚合而成。dNTPs濃度平衡是保證DNA複制精确性和基因組穩定性的關鍵因素。細胞通過從頭合成途徑和補救途徑獲取dNTPs原料，其中從頭合成途徑是細胞利用dNTPs的主要來源。核糖核苷酸還原酶（Ribonucleotide Reductase，RNR）催化核苷二磷酸（NDP) 還原為脫氧核苷二磷酸（dNDP)，這是dNTPs從頭合成過程中最重要的限速性步驟。RNR是由大亞基RRM1和小亞基RRM2組成的異源四聚體。衆所周知，DNA複制受到細胞周期的調控，發生于S期。為了保證dNTPs在S期的足量合成，小亞基RRM2蛋白水平在S/G2期顯著高于G1期。但是，大亞基RRM1在細胞周期的不同階段保持不變。除了上調RRM2蛋白水平外，人們對如何在S期特異激活RNR的其他分子機制仍然缺乏認識。

 近日，我院陳果教授課題組在Oncogene 雜志(生物化學與分子生物學1區， IF=7.9)以Article形式發表了題為“Cell cycle-dependent phosphorylation of RRM1 ensures efficient DNA replication and regulates cancer vulnerability to ATR inhibition”的研究論文。該論文（如示意圖）發現雖然RRM1蛋白水平在細胞周期進程中沒有明顯變化，但是檢測到RRM1 在S期和G2早期能夠被磷酸化，課題組進一步證實這種細胞周期依賴的RRM1磷酸化上遊激酶是CDK2/CyclinA。同時鑒定其磷酸化位點為絲氨酸Ser559，通過結構分析發現Ser559位于RNR酶活反應中心，并采用體内體外酶活生化實驗證實RRM1 Ser559磷酸化能夠增強RNR酶活。磷酸化失活突變體S559A能夠降低細胞内dNTPs水平、誘導DNA複制壓力和染色體異常。并且，攜帶RRM1 S559A的細胞能夠激活DNA損傷應激激酶ATR。抑制ATR能夠使表達RRM1 S559A的細胞産生緻死性的DNA複制壓力，誘導細胞死亡。因此，通過RRM1磷酸化實現了S/G2期特異性激活RNR，通過這種方式保證了DNA複制過程中足量的dNTPs原料供給，為DNA複制保真性和基因組穩定性提供了新的分子機制。當CDK2/CyclinA介導的RRM1磷酸化失調時，會誘導明顯DNA複制壓力和DNA損傷，并增敏ATR抑制劑的抗腫瘤效率。

周期依賴性調控RRM1磷酸化作用示意圖

 該項工作受到廣東省自然科學基金，廣州市科技計劃，中央高校科研基金以及國家自然科學基金的資助。陳果博士是該項工作的獨立通訊作者，我院生化系是該項工作的第一完成單位。

（基礎醫學院）