DNA双链断裂与端粒处的"分子剪刀"：DNA末端切除调控机制及其基因组稳定性维护意义

本研究系统综述了DNA末端切除（resection）在DNA双链断裂（DSB）修复和端粒维持中的调控机制，揭示了MRN/CtIP、BLM-DNA2-EXO1复合体等"分子剪刀"通过起始、长程加工和终止三阶段精密调控基因组稳定性的分子机制，为理解癌症发生和衰老相关疾病提供了新视角。

　　

在基因组维护的精密工程中，DNA末端切除如同分子水平的"安全剪刀"，其精确调控直接关系到细胞命运的抉择。当DNA双链断裂（DSB）或端粒末端需要处理时，细胞面临一个根本性矛盾：过度切除会导致遗传物质丢失，而切除不足又会阻碍修复。这一矛盾在癌症、早衰综合征等疾病中尤为突出，例如BRCA突变相关肿瘤对PARP抑制剂的耐药性、Coats plus综合征患者的端粒异常，都与DNA切除机制失调密切相关。

研究人员在《DNA Repair》发表的这篇综述，系统解析了DNA切除在DSB修复和端粒维持中的调控网络。通过整合最新结构生物学和单分子研究证据，揭示了从细菌到人类高度保守的切除机器工作原理。研究发现，这一过程被精细划分为三个调控节点：起始阶段由MRN-CtIP复合体（Mre11-Rad50-Nbs1）在S/G2期启动；长程加工阶段由BLM/WRN-DNA2-EXO1组成的"切除体"（resectosome）执行；终止阶段则受53BP1-RIF1-shieldin-CST轴调控。特别值得注意的是，端粒通过TRF2的iDDR域独特地阻断MRN通路，转而招募Apollo-DNAPK实现末端处理，这种差异化机制解释了端粒为何能避免被误认为DNA损伤。

关键技术方法包括：冷冻电镜（cryo-EM）解析切除复合体结构、单分子荧光显微技术追踪切除动态、下一代测序定量切除长度、AlphaFold3预测蛋白相互作用。其中对BLM-DNA2复合体的结构预测为理解其协同机制提供了新视角。

【DNA切除起始】
在DSB处，磷酸化的CtIP通过Rad50的S位点结合，激活MRN的内切酶活性，从蛋白阻塞的末端精确切割5'链。端粒则通过TRF2的特殊机制，抑制MRN转而招募Apollo-DNAPK起始切除，这种差异化调控避免了端粒过度缩短。

【长程切除机制】
BLM/WRN解旋酶与DNA2/EXO1核酸酶形成动态复合体，RPA通过其N端OB域刺激BLM解旋活性。研究发现EXO1可处理核糖核苷酸片段，而BLM-DNA2擅长应对AP位点等损伤，提示不同底物需要特异的"分子剪刀"。染色质环境通过H2A.Z组蛋白变体等调节切除进程。

【调控与结局】
53BP1-RIF1通过形成致密染色质屏障抑制切除，其shieldin复合体招募CST-Polα-primase进行末端填补。在端粒处，POT1突变导致CST招募缺陷会引起过度切除，这解释了Coats plus综合征患者的病理机制。

该研究的重要意义在于：首次系统比较了DSB与端粒切除的异同，提出"差异起始-共同延伸-特异终止"的调控范式；阐明了PARP抑制剂耐药性与切除调控的分子关联；为开发靶向切除机器的新型抗癌药物提供了理论依据。特别是对BLM-DNA2-EXO1复合体的工作机制解析，为理解Bloom综合征等遗传疾病的发病机制开辟了新途径。未来研究需进一步揭示切除机器在染色质环境中的动态组装机制，以及不同DNA损伤类型如何特异性招募特定切除因子。