综述：速度的需求：复制叉加速的驱动因素与后果

《Communications Biology》：The need for speed: drivers and consequences of accelerated replication forks

本综述系统阐述了DNA复制叉加速的分子机制及其生物学意义。文章聚焦PARP抑制剂、癌基因激活、复制因子耗竭等关键场景，揭示了复制起点减少、R-loop解离、先天免疫信号（如cGAS-STING/ISG15）等新型调控通路，并探讨加速复制叉对基因组稳定性及癌症进展的深远影响，为靶向复制动态的疗法提供新视角。

　　

复制叉动力学调控：从分子机制到疾病关联

DNA复制作为细胞分裂和遗传信息传递的核心过程，其动力学精细调控对维持基因组稳定性至关重要。传统观念认为复制应激主要表现为复制叉减速或停滞，但近年研究发现复制叉加速同样是一种重要的复制应激表现形式，与基因组不稳定性及癌症发生发展密切相关。

起点激活作为复制叉动力学的关键因素

起点激活是DNA合成起始的关键步骤，由起点识别复合物（ORC）结合复制起点后招募CDC6等蛋白，形成预复制复合物（pre-RC）。研究表明，Treslin、MTBP等预起始复合物（pre-IC）关键组分的下调会通过减少起点使用率导致复制叉加速，并触发DNA损伤应答（DDR）。在衰老造血干细胞中，MCM解旋酶组分低表达同样引起复制叉加速和复制不对称性增加。值得注意的是，MCM复合物的过度负载反而会通过增加拓扑应力和起点干扰来抑制复制叉进程，提示MCM负载需要精确调控以维持正常复制动力学。

复制叉速率与Okazaki片段加工的密切关联

Okazaki片段（OFs）是滞后链合成中形成的短DNA序列，其加工需要FEN1和DNA连接酶1（LIG1）等酶参与。研究发现FEN1或LIG1耗竭可加速复制叉进程而不破坏叉对称性。在PCNA-K164R突变细胞中观察到的复制叉加速现象与OF加工缺陷表型相似，提示PCNA泛素化与OF加工在同一条叉保护通路中发挥作用。这些发现建立了OF加工、PCNA修饰与复制叉速率调控间的机制联系。

PARP抑制与复制叉加速的分子机制

PARP抑制剂（PARPi）可通过多种机制诱导复制叉加速。早期研究发现PARPi通过促进PRIMPOL介导的重新起始来加速复制叉，导致ssDNA间隙形成。近期研究揭示了DNA聚合酶α/引物酶在PARPi诱导叉加速中的作用，但与PRIMPOL不同，该酶可防止ssDNA间隙形成。MDM2过表达通过 destabilizing PARP1和抑制p53双重机制加速复制叉，且该过程依赖RECQ1和PRIMPOL。CARM1缺失会损害PARP1激活，导致RECQ1解旋酶活性失调，促进复制叉重启和加速。这些发现共同确立了PARP1-p53轴在复制叉速率调控网络（FSRN）中的核心地位。

cGAS-STING通路对复制叉速率的调控作用

cGAS除其经典免疫功能外，还能通过与非经典角色直接结合MCM2、MCM7、RFC1和PCNA等核心复制因子，作为物理"路障"限制复制叉速度。cGAS缺失细胞表现为复制叉加速和基因组不稳定性增加。干扰素刺激基因ISG15作为RECQ1的调节因子，其过表达可通过增强RECQ1活性加速复制叉进程。值得注意的是，虽然cGAS缺失和ISG15过表达在cGAS-STING-ISG15轴中呈相反扰动，但均导致复制叉加速，提示该通路存在多层级调控机制。

癌基因信号驱动复制叉加速的多元途径

癌基因激活可通过转录、代谢和复制相关变化间接促进复制叉加速。RAS信号通路通过降低R-loop水平加速复制叉，该过程与TOP1表达上调相关。SPI1过表达在不影响起点活性的情况下加速复制叉，提示其通过转录介导机制发挥作用。细胞周期蛋白D活性上调和E2F6耗竭均可通过促进G1-S期转换加速复制叉。特别值得注意的是，Sonic Hedgehog（SHh）信号刺激可同时加速复制叉和增加起点激活，这种双增加策略可能适用于颗粒细胞前体细胞（GCPs）的快速扩增。

转录相关机制：R-loop与复制叉动力学

R-loop作为转录过程中形成的三链核酸结构，其异常积累会阻碍复制叉进程。研究显示，R-loop减少与复制叉加速密切相关。TOP1过表达通过解决R-loop依赖的转录-复制冲突加速复制叉进程。转录抑制、THOC1耗竭或TREX2复合物组分缺失均可通过防止R-loop积累加速复制叉，进一步证实R-loop是复制叉速率的负调控因子。

展望与结论

复制叉加速研究领域仍面临诸多挑战，包括PRIMPOL、RECQ1等因子激活的上游信号识别，复制叉加速与起点活性调控的相互影响机制，以及不同加速途径对基因组稳定性影响的特异性分析。未来研究需要结合结构生物学、生物化学和活细胞成像等技术，深入解析复制动力学与DNA修复、细胞代谢、表观遗传调控等过程的交叉对话，为针对复制应激的癌症治疗策略开发提供新思路。