幽门螺杆菌通过dNTP耗竭介导DNA断裂的分子图谱揭示其致癌潜能

本研究通过高分辨率END-seq技术绘制幽门螺杆菌(H. pylori)感染诱导的DNA断裂图谱，揭示其通过下调RRM2导致dNTP耗竭（独立于CagPAI通路）引发复制压力，在短基因和TA重复序列区域形成特征性断裂位点(HPBS)。这些断裂与肠型胃癌(GC)患者的染色体缺失区域高度重合，首次建立细菌基因毒性与其致癌潜能的直接关联，为胃癌早期干预提供新靶点。

　　

幽门螺杆菌感染是全球约半数人口面临的健康威胁，其与胃癌的明确关联性已被广泛证实。尽管已知这种细菌能诱导宿主细胞DNA损伤，但关于其基因毒性的具体机制、不同致病途径的相对贡献，以及这些损伤如何最终导致癌变，仍是悬而未决的科学谜题。更令人困惑的是，即使成功根除细菌，胃癌风险依然存在，这种"打了就跑"的致癌模式暗示幽门螺杆菌可能在感染早期就留下了持久性的基因组"伤疤"。

巴伊兰大学Azrieli医学院的研究团队在《Genome Medicine》发表的重要研究，首次绘制了幽门螺杆菌诱导DNA断裂的全基因组精细图谱。他们发现这种细菌会"偷走"宿主细胞的DNA合成原料(dNTP)，在特定基因组区域制造断裂，这些断裂痕迹最终出现在胃癌患者的染色体缺失中，如同犯罪现场留下的指纹。

研究人员采用多组学联用策略：通过END-seq（一种高灵敏度DNA断裂检测技术）在AGS胃上皮细胞中鉴定出1700余个幽门螺杆菌特异性断裂位点(HPBS)；结合细胞周期阻滞实验证实断裂依赖DNA复制；利用LC-MS质谱定量dNTP浓度；整合DRIP-seq（检测R环）和患者基因组数据，建立从分子机制到临床关联的完整证据链。

HPBS的二元特征
研究揭示HPBS呈现独特的空间分布规律：一类位于短小(<15 kb)但高转录的基因体，这些区域富含易引起复制叉停滞的R环结构；另一类集中在TA重复序列，其断裂风险与重复单元长度和纯度显著相关。机器学习模型证实，仅凭"基因长度+转录水平"或"TA重复长度+纯度"就能准确预测断裂发生概率（AUC=0.85）。

复制叉的"燃料危机"机制
在细胞周期同步化实验中，G1期停滞完全阻断了HPBS形成，表明断裂本质上是复制压力产物。质谱分析显示感染后dNTP池锐减40-60%，伴随核糖核苷酸还原酶亚基RRM2的表达下调。补充外源dNTP可使γH2AX（DNA损伤标志）信号回归基线水平，证实dNTP耗竭是核心致病环节。值得注意的是，这种机制在CagPAI阴性菌株中依然存在，揭示独立于经典毒力因子CagA的新型致病途径。

从细菌感染到癌变指纹
比对100例胃癌基因组数据发现，肠型（非弥漫型）胃癌患者的染色体缺失断点与HPBS高度重合（p<1×10^-4）。尤其值得注意的是，13个高频断裂的癌症驱动基因（如CTNNA2、CDH1）在感染期已出现转录扰动，且这种变化模式与肿瘤组织中的表达异常显著相关（r=0.65），提示早期断裂可能通过拷贝数变异"锁定"致癌表型。

这项研究构建了幽门螺杆菌致癌的级联模型：细菌通过尚未明确的信号（可能涉及TLR2/HIF1α轴）下调RRM2，制造dNTP"饥荒"；复制叉在R环富集的短基因和脆性TA重复处停滞断裂；CagA则通过抑制p53等监护蛋白，使细胞带着未修复损伤继续增殖。这种"物理损伤+修复抑制"的双轨策略，解释了为何幽门螺杆菌能高效诱发基因组不稳定。

该发现不仅为胃癌预防提供新策略（如靶向RRM2/dNTP通路），其揭示的"微生物-基因组不稳定-癌症"范式可能适用于其他感染相关肿瘤。研究团队特别指出，HPBS特征可作为生物标志物，在感染期预测个体癌变风险，实现真正的早诊早治。