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在细胞分裂过程中，复制应激常导致复制中间体积累，影响染色体分离。研究人员针对 RECQ4 与 MUS81 的相互作用展开研究，发现该相互作用可增强 MUS81 核酸内切酶活性，维持染色体正常分离，对理解 Rothmund-Thomson 综合征等疾病意义重大。
在细胞的微观世界里，DNA 复制就像一场精密的 “舞蹈”，稍有差池，便会引发一系列问题。复制应激，这个在细胞复制过程中频繁出现的 “小插曲”，尤其在像端粒和着丝粒这些难以复制的区域，会导致复制中间体不断积累。这些中间体如果不能得到妥善处理，就如同路上的 “绊脚石”，阻碍染色体的正常分离，进而引发染色体断裂、微核形成等一系列问题，与癌症、发育性疾病的发生发展紧密相连。然而，一直以来，这些内在复制中间体的产生和解决机制却如同神秘的面纱，等待着科学家们去揭开。
为了探寻这背后的奥秘，来自捷克马萨里克大学（Masaryk University）等机构的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦于 RECQ4 和 MUS81 这两个关键角色，试图弄清楚它们是如何协同工作，解决复制中间体问题，维持人类基因组完整性的。经过一系列严谨的实验，他们发现 RECQ4 与 MUS81 之间存在着至关重要的相互作用，这种相互作用不仅能增强 MUS81 的核酸内切酶活性，还在染色体分离和端粒维持过程中发挥着关键作用。更为重要的是，他们发现 Rothmund-Thomson 综合征（RTS）患者来源的 RECQ4 突变会影响其与 MUS81 的相互作用，进而导致染色体分离缺陷。这一研究成果发表在《Nature Communications》上，为深入理解基因组稳定性的维持机制以及相关疾病的发病机理提供了重要线索。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，构建了稳定细胞系，通过 RNA 干扰（RNAi）技术敲低相关基因表达；采用免疫沉淀（Co-Immunoprecipitation）技术验证蛋白质之间的相互作用；利用荧光原位杂交（FISH）技术检测特定 DNA 序列；运用定量图像分析技术，如定量图像细胞术（QIBC）分析 MUS81 焦点的形成。此外，还进行了体外实验，包括体外下拉实验（in vitro pull-down assay）确定蛋白质相互作用区域，核酸酶活性检测实验评估 RECQ4 对 MUS81 核酸酶活性的影响。
RECQ4 刺激 MUS81 核酸内切酶活性：研究人员通过对比不同 RECQ 家族成员对 MUS81 - EME1 切割 3'-flap DNA 底物的促进作用，发现 RECQ4 刺激作用最强。进一步实验表明，RECQ4 通过其 N 端 322 - 400 区域与 MUS81 - EME1 直接相互作用，其中 353 - 355 氨基酸区域至关重要，缺失该区域会丧失刺激活性。同时，RECQ4 可将 MUS81 靶向 DNA 底物，从而增强其核酸酶活性。
RECQ4 与 MUS81 在体内相互作用并保障染色体正确分离：在细胞环境中，研究人员建立稳定细胞系，通过免疫沉淀实验确定 RECQ4 与 MUS81 相互作用的关键区域在 353 - 355 氨基酸。同步化细胞实验发现，二者相互作用主要发生在 G1 和 S 期。RECQ4 缺失会导致细胞有丝分裂延迟、染色体错配，出现微核和粗大桥梁等表型，而 RECQ4 - WT 可挽救这些表型，RECQ4 - Δ3 则不能，表明 RECQ4 及其与 MUS81 的相互作用对染色体正确分离至关重要。
RECQ4 - MUS81 相互作用缺失导致超细微桥形成增加：研究人员采用免疫荧光和 FISH 技术，对 RECQ4 缺失细胞中的超细微桥（UFBs）进行检测。结果发现，RECQ4 缺失会导致脆弱位点（FUB）、着丝粒（CUB）和端粒（TUB）处的 UFBs 显著积累，在 ALT 阳性的 U2OS 细胞中 TUBs 增加更为明显。RECQ4 - WT 可减少 UFBs 形成，而相互作用缺陷的突变体则不能，说明该相互作用在处理复制 / 重组中间体、减少 UFBs 形成方面具有重要作用。
ALT 依赖的 MUS81 焦点需要 RECQ4 并与端粒共定位：研究人员在多种细胞系中观察 MUS81 焦点形成情况，发现 ALT 阳性细胞中 MUS81 焦点形成明显，而 ALT 阴性细胞中则很少形成。RECQ4 敲低会显著减少 ALT 阳性细胞中 MUS81 焦点形成，RECQ4 - WT 可挽救，RECQ4 - Δ3 则不能。此外，MUS81 焦点与端粒的共定位程度远高于与着丝粒，且 RECQ4 缺失会减少 ALT 相关早幼粒细胞白血病小体（APBs）焦点，表明 RECQ4 - MUS81 相互作用对 ALT 阳性细胞中端粒区域 MUS81 焦点形成至关重要。
RECQ4/MUS81 通路与其他通路不同但相互协调：研究人员通过敲除相关基因和共敲低实验，探究 RECQ4/MUS81 通路与其他通路的关系。在 GEN1 敲除细胞中敲低 RECQ4，会导致粗大桥梁积累增加；在 U2OS 细胞中共敲低 RECQ4 和 BLM，虽细胞中至少有一个超细微桥的比例不变，但有多个超细微桥的细胞比例增加。这表明 RECQ4、GEN1 和 BLM 在维持基因组稳定性方面发挥着不同但相互协调的作用。
患者来源的 RECQ4 突变模拟相互作用缺陷突变体：研究人员获取携带 RECQ4 截断突变的 RTS 患者来源的成纤维细胞，发现患者来源的突变体与 MUS81 相互作用受损，染色体分离存在缺陷，超细微桥积累增加，MUS81 焦点形成减少，这些表型与 RECQ4 - Δ3 突变体相似，说明 RTS 患者来源的 RECQ4 突变影响了其与 MUS81 的相互作用，可能在疾病发生中起重要作用。
在讨论部分，研究人员指出，RECQ4 与 MUS81 的相互作用在解决复制中间体、维持染色体稳定性方面意义重大。这种相互作用主要发生在 S 期，有助于解决停滞的复制中间体。在 ALT 阳性细胞中，该相互作用对 MUS81 焦点形成和端粒维持尤为重要，可能与这些细胞较高的内在复制应激有关。此外，RECQ4 - MUS81 相互作用与其他 DNA 修复通路相互协调，共同维持基因组稳定性。从临床角度看，RECQ4 - MUS81 相互作用的缺陷可能在 RTS 发病机制中起作用，同时也与癌症相关，因为相关基因在癌症中常常异常表达，其表达异常可能导致基因组不稳定，进而促进肿瘤发生。总的来说，该研究揭示了 RECQ4 - MUS81 相互作用在维持基因组稳定性中的关键作用，为理解相关疾病的发病机制提供了重要依据，也为未来相关疾病的治疗提供了潜在的靶点和方向。
