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为探究 BLM 在 ALT 激活与维持中的作用，研究人员开展相关研究，发现其多方面关键作用，为治疗 ALT 阳性癌症提供思路。
在细胞的微观世界里，端粒（Telomeres）就像染色体末端的 “保护帽”，守护着遗传信息的稳定。然而，由于 “末端复制问题”，正常体细胞每分裂一次，端粒就会缩短一截，就像帽子逐渐变小。当端粒短到一定程度，细胞就会进入衰老或死亡程序。但肿瘤细胞却很 “狡猾”，它们能激活端粒维持机制（TMM）来实现无限增殖，其中约 5 - 10% 的肿瘤细胞采用端粒延长替代途径（Alternative lengthening of telomeres，ALT）来维持端粒长度。ALT 细胞有着独特的 “外貌”，比如富含染色体外环状端粒 DNA（C - circles 和 T - circles），频繁发生端粒姐妹染色单体交换（T - SCEs）等。尽管科学家们已经知道 ALT 途径与同源重组有关，但具体的触发条件和分子机制仍迷雾重重。为了揭开这些谜团，昆明理工大学医学院衰老与肿瘤分子遗传学实验室以及昆明理工大学附属医院云南省第一人民医院神经外科的研究人员，对 BLM（Bloom syndrome helicase）在 ALT 中的作用展开了深入研究，相关成果发表在《Cell & Bioscience》杂志上。
研究人员主要运用了基因编辑技术（如 siRNA 干扰技术，可特异性降低目标基因的表达水平）、细胞生物学技术（观察细胞内蛋白定位、细胞结构变化等）以及分子生物学技术（检测 DNA 损伤、复制相关指标等）。研究样本主要来源于细胞系。
研究结果如下：
- BLM 的结构、结合蛋白及在 DNA 代谢中的功能：BLM 蛋白由 1417 个氨基酸组成，含有核心解旋酶结构域、RecQ C 末端（RQC）结构域和螺旋酶及 RNase D 样 C 末端（HRDC）结构域。其解旋酶活性在解开多种 DNA 底物中发挥关键作用，参与 DNA 复制、修复和端粒维持等过程。例如，在 DNA 复制中，BLM 参与冈崎片段加工、DNA 链延伸和复制应激的解决；在 DNA 修复中，它在同源重组（HR）过程中，既参与 DNA 双链断裂（DSBs）末端切除，又能选择性结合霍利迪连接体（Holliday junctions，HJs）促进分支迁移，但有时也表现出抗重组活性；在端粒维持方面，虽然在某些情况下它对维持端粒长度不是必需的，但在 ALT 细胞中却有着复杂且重要的功能。
- BLM 在 ALT 激活中的作用：ALT 端粒的复制面临巨大压力，会积累大量 DNA 损伤。BLM 的解旋酶活性在这一过程中至关重要，它既能通过解开 G - 四链体（G4s）和双链 DNA 来降低复制应激，促进 ALT 相关表型，又参与了复制应激的产生和断裂诱导复制（BIR）过程。此外，BLM 还能通过在滞后链端粒上产生 5’ - 单链 DNA（ssDNA） flap 来组装 ALT 端粒 DNA 损伤反应，这可能是 ALT 起始的关键事件。
- BLM 驱动 ALT 通过促进 APB 形成：APBs（ALT - associated promyelocytic leukemia bodies）是 ALT 细胞特有的核结构，被视为 “重组微环境”。BLM 与 TRF2 或 POT1 在 APBs 中共定位，能刺激 BLM 解开端粒分叉双链和 D - loop 结构，促进端粒重组扩增。研究发现，BLM 的 N 端对其在 S/G2 期结合端粒很重要，且其与 TRF2 和 PML 的共定位在 S 晚期、G2 和 M 期达到峰值，与 APBs 在 G2/M 期富集的时间一致。敲低 BLM 会显著消除 APB 和 ALT 端粒合成，而过表达 BLM 不仅会使其定位到 APBs，还能触发 ALT 途径的特征。
- BLM 对维持 ALT 细胞端粒结构和长度的重要性：BLM 不仅能促进 APB 形成和端粒聚集，还能处理 BIR 中间体，促进有丝分裂 DNA 合成（MiDAS）。在 ALT 细胞中，破坏 BLM 会导致端粒长度缩短，这是因为其解旋酶活性在 ALT 端粒 DNA 的停滞复制叉处发挥作用。在含有 PML - IV 诱导的 APBs 的细胞中，失去 BLM 解旋酶活性会导致有丝分裂细胞中端粒后期桥显著增加，说明 BLM 通过解旋酶活性促进 ALT 端粒延伸。此外，即使没有 PML 和 APBs，BLM 也能通过 SUMO 化和 SUMO - SIM 相互作用富集在 ALT 端粒，诱导包含端粒和 DNA 修复蛋白的相分离凝聚物，促进端粒 DNA 合成。
- BTR 复合物对 ALT 细胞中 cECTRs 生成的作用：cECTRs（Circular extrachromosomal telomeric repeats）的存在与 ALT 发展密切相关，被认为是 ALT 肿瘤的诊断标志物。研究发现，敲低 BRCA1 和 BLM 会减少所有 ALT 细胞系中 C - circles 的数量，失去 BTR 复合物也会显著降低 cECTRs 水平，表明 BLM 可能参与 cECTRs 的形成。此外，ASF1a 和 ASF1b 的缺失或 TZAP 的过表达诱导的 ALT - 样活性中，cECTRs 的生成也依赖于 BLM 或 BTR 复合物。
- BLM 在 ALT 机制中的调控：在 ALT 过程中，BLM 的活性受到多种因素的精细调控。一些因子如 FANCM - BTR 复合物、COUP - TFII/TR4 和 TERRA 等能促进 BLM 活性。例如，FANCM - BTR 复合物对 ALT 端粒的复制叉重塑至关重要，COUP - TFII/TR4 可能诱导不同的 DNA 修复途径促进 BLM 在端粒的作用，TERRA 可作为支架招募 BLM 和其他 ALT 相关蛋白促进 APB 形成。而 FANCD2、FANCM、SLX4IP、MutSα 和 EXD2 等则限制 BLM 活性。以 FANCD2 为例，它能抑制 BLM 对停滞叉的过度切除，从而限制端粒复制和重组；MutSα 在 ALT 癌细胞中占据端粒，限制端粒延伸，同时与 BLM 的相互作用较为复杂。
研究结论和讨论部分表明，BLM 在调节 ALT 端粒稳态中起着不可或缺的作用，但它在 ALT 中的具体功能仍有许多未知之处。例如，虽然发现了一些与 BLM 相互作用的蛋白，但它们在 ALT 途径中的精确作用以及与 BLM 的协同机制尚不清楚。此外，ALT 机制依赖于端粒高水平 DNA 损伤与重组依赖性修复之间的微妙平衡，这为治疗 ALT 阳性癌症提供了新的靶点。目前已经有一些针对 ALT 细胞的治疗策略，如 ATR 激酶抑制剂（VE - 821）、稳定 G4s 抑制同源重组的顺铂衍生物 Tetra - Pt (bpy) 以及酪氨酸激酶抑制剂 ponatinib 等，但这些策略仍存在局限性。而 BLM 在调节复制应激和端粒合成中的关键作用，使其成为潜在的治疗靶点，不过针对 BLM 解旋酶的治疗研究较少，ML216 是首个也是目前唯一的商业小分子抑制剂，但它对 ALT 细胞的作用尚未见报道。深入研究 BLM 在 ALT 中的功能以及其抑制剂的作用机制，将为消除依赖 ALT 的癌症提供更有效的策略，推动癌症治疗领域的发展。
