亨廷顿舞蹈病(Huntingtons Disease，HD)是一种罕见的常染色体显性遗传神经退行性疾病，其主要特点是躯体和四肢不可控制的舞蹈样运动，渐进性认知能力下降和精神障碍以及痴呆，主要病理特征为大脑纹状体区中型棘突神经元(MSN)逐渐丢失。HD是由于亨廷顿蛋白(Huntingtin，Htt)N端多聚谷氨酰胺(poly-glutamine，polyQ)异常延伸所导致的。亨廷顿蛋白大小约为350 kD，在各个组织中广泛表达，Htt在细胞内的正常功能是未知的，大量的证据显示HD病人中Htt正常功能的丧失可能是重要的发病机理。　　遗传物质的损伤对于遗传信息的传递以及人类自身的生存会产生不利的影响。为了应对这些不利因素，真核生物进化出了DNA损伤应答机制(DNA damage response，DDR)。DNA损伤导致的突变以及染色质畸变会造成细胞功能异常或肿瘤的形成，特定类型的DNA损伤甚至能够阻碍转录和复制，最终引发细胞的衰老和死亡。细胞内DNA修复缺陷与基因组不稳定、遗传性癌症以及早衰综合征都有密切关系。由于脑细胞的非增殖特性，其特别容易持续积累难以修复的损伤，因此脑组织中的修复缺陷会引发很多神经退行性疾病。在本研究中，我们着重于探究Htt在DNA损伤应答中的功能。　　我们利用亨廷顿蛋白敲除以及敲低的细胞系进行研究。在DNA损伤处理后，Htt完全敲除以及敲低的细胞系表现出细胞周期阻滞、基因组不稳定程度增加，以及对于链断裂DNA损伤试剂的高度敏感。通过彗星电泳实验，我们发现Htt缺失的细胞链断裂修复能力明显降低，显示出双链断裂(DSBs)修复的缺陷。进一步我们分析了Htt在DSB修复中的作用，通过染色质分离实验我们发现在X-ray照射之后Htt会迅速在染色质周围发生聚集并维持很长时间，这表明Htt可能参与DNA损伤修复的早期应答以及后续修复过程，同时Htt在损伤后到染色质的聚集是受到PARP调控的。Htt对于一些关键DNA损伤蛋白包括ATM、ATR和γH2AX的激活非常关键，同样说明了Htt在DNA损伤修复起始过程中的重要性。利用亚细胞激光辐射系统(Laser)，我们发现在Htt缺失的细胞中，很多修复蛋白到损伤位点的募集受到影响，包括ATR、53BP1、MRE11、NBS1等关键因子。进一步的结果显示Htt的缺失导致NHEJ效率明显降低，过表达Htt能使NHEJ效率显著升高，说明Htt在NHEJ通路中可能发挥的重要调控作用。同时我们发现Htt蛋白的缺失可引起HR效率升高，说明在Htt缺失的情况下，细胞倾向于选择HR来完成修复以降低DNA损伤带来的威胁。DNA的激光损伤实验结果显示Htt能够调节NHEJ通路蛋白DNA-PKcs和Ku70到损伤位点的招募，表明Htt有可能调控了NHEJ的起始，同时通过调控DNK-PKcs不同位点的自磷酸化来调控末端切除过程，提示Htt参与了NHEJ通路的不同阶段。另外，我们还发现Htt通过另外一些方式来调控DNA修复:Htt影响染色质的结构，并能调控DNA损伤后的染色质重塑，影响修复蛋白53BP1和MRE11的转录。综上所述，我们首次发现正常Htt蛋白参与DNA的损伤应答过程，Htt是双链断裂修复通路NHEJ中的一个重要调控因子。这些结果为阐明HD的发病机制提供了重要线索。　　此外，我们研究了脊髓小脑共济失调3型致病基因ataxin-3对p53稳定性及其促凋亡功能的调控作用。作为一个去泛素化酶，到目前为止ataxin-3的作用底物尚不清楚，因此我们对于它的正常胞内功能以及脊髓小脑共济失调3型(SCA3)的致病机理的理解都非常有限。　　本研究鉴定出p53是ataxin-3的一个新底物。Ataxin-3能够结合p53，通过去泛素化p53并抑制其泛素-蛋白酶体降解从而稳定p53。Ataxin-3的缺失使p53变得不稳定，导致p53活性及功能的缺陷，而ataxin-3的过表达会引起p53目的基因的选择性转录和表达，并在哺乳动物细胞和斑马鱼的中枢神经系统中促进依赖于p53的凋亡。进一步研究发现，ployQ延伸的ataxin-3与p53结合更强，对p53的去泛素化能力也更强，在斑马鱼大脑以及转基因SCA3小鼠模型的黑质致密区和纹状体中都会导致p53依赖的神经退行，提示p53的异常调控可能直接参与了SCA3疾病的病理发生过程。