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帕金森病(Parkinsons disease，PD)是人类常见的运动障碍神经退行性疾病。帕金森病的主要临床表现为静止性震颤、肢体僵硬、运动迟缓以及姿态不稳，主要病理特征是黑质多巴胺神经元的丢失。除了神经退行性病变引发的一系列症状，多项流行病学调查研究显示，PD患者中黑色素瘤的发病率明显高于健康人群。PD患者发生神经退行性病变的病理原因为黑质多巴胺神经元的大量死亡，而癌症则是由细胞不可控的无限增殖引发。目前，造成PD患者同时表现出上述两种看似相反病症的致病机理仍需进一步探究。帕金森病最初被认为是由环境等外在因素造成的病因不明的散发型疾病，而过去二十年中针对PD患者遗传特征的研究显示，有十余种基因可通过显性或隐性遗传的方式影响帕金森病的发病过程。在本研究中，我们从PD患者遗传缺陷角度阐明了该群体黑色素瘤高发的新分子机理。 DNA复制叉遇到DNA二级结构或碱基修饰等异常会停止前进。阻滞的复制叉极不稳定，长时间阻滞会导致复制叉崩解，产生危害性最强的DNA双链断裂，对细胞存活及基因组稳定性产生严重威胁。DNA跨损伤合成(translesion synthesis，TLS)是一种DNA损伤耐受机制。复制叉阻滞后，TLS通路可以利用TLS聚合酶替代DNA复制聚合酶重启DNA复制。TLS聚合酶Polη可以准确跨过紫外线（ultraviolet，UV）损伤的主要产物环丁烷嘧啶二聚体(cyclobutane pyrimidinedimer, CPD)。Polη功能缺陷的患者对日光极为敏感，且在青少年期即易患皮肤癌。Parkin缺失和突变是早发型帕金森病的重要致病因素，除了其神经保护功能外，Parkin同时也是一种公认的肿瘤抑制因子，且Parkin蛋白在多种黑色素瘤细胞系中处于缺失状态。我们的实验结果显示，在黑色素瘤的主要致病因素UV辐照后，Parkin缺失导致细胞存活率及基因组稳定性严重受损，表明Parkin可能在细胞对UV损伤的应答中发挥重要作用。 我们首先通过蛋白串联亲和纯化及质谱分析筛选细胞内与Parkin间存在相互作用并参与UV损伤应答的蛋白。我们发现Parkin与PCNA(proliferating cellnuclear antigen)间存在相互作用，且二者间的相互作用不依赖于DNA;同时发现Parkin可以促进PCNA的单泛素化。PCNA的单泛素化是TLS通路的中枢步骤，单泛素化的PCNA与TLS聚合酶有更强的结合能力，从而实现由DNA复制聚合酶到TLS聚合酶的转换，完成DNA的跨损伤合成。我们进一步研究了Parkin对TLS通路上游信号传导的影响。当复制叉阻滞后，DNA解旋酶可继续促进DNA解旋，导致单链DNA产生。单链DNA会迅速被RPA(replication protein A)蛋白包裹，RPA可招募E3连接酶Rad18到损伤位点催化PCNA单泛素化，同时NBS1也可招募Rad18到UV诱导损伤位点。我们的实验结果显示，Parkin可以促进Rad18到UV诱导损伤位点的招募;同时，在敲除Rad18的细胞系中，过表达Parkin不会影响PCNA的单泛素化水平，表明Parkin促进了Rad18依赖的PCNA单泛素化。进一步研究发现，Parkin可以促进UV损伤后单链DNA的产生以及RPA到损伤位点的招募。此外，我们的实验结果显示，Parkin与NBS1之间存在相互作用，并且在UV辐照后二者的相互作用明显增强。同时，在Parkin敲除的细胞系中，NBS1到损伤位点的招募明显减弱，且该细胞系中回转Parkin可以显著增强NBS1到UV诱导损伤位点的招募。为了进一步验证Parkin可以促进PCNA的单泛素化，我们同时检测了在Parkin缺失的情况下，Polη到UV诱导损伤位点的招募情况。实验结果显示，Parkin缺失导致Polη到UV诱导损伤位点的招募明显受阻。由于Polη缺陷会导致UV诱导突变率的升高，我们利用pSP189穿梭质粒，在HEK293T细胞中检测了Parkin敲低情况下突变率的变化，并发现与对照组细胞相比，Parkin敲低的HEK293T细胞中，UV诱导突变率明显升高。 综上所述，我们的研究结果表明UV辐照后，Parkin可以促进单链DNA的形成以及RPA到损伤位点的招募;同时，Parkin与NBS1间存在相互作用并促进NBS1到UV诱导损伤位点的募集。Parkin缺失导致PCNA的单泛素化水平以及Polη招募都显著受损。Parkin缺失的细胞对UV辐照更为敏感，并在UV损伤后表现出细胞活性和基因组稳定性的显著降低，以及突变率的明显升高。Parkin对TLS通路的正向调控功能从遗传缺陷角度解释了帕金森患者中黑色素瘤高发这一现象，同时也为Parkin作为肿瘤抑制因子提供了新的分子机理。