DNA损伤凝聚体中Poly(ADP-核糖)、FET蛋白与RNA的调控机制：从修复到癌症治疗的新视角

本文系统阐述了DNA双链断裂(DSBs)修复过程中，PAR(聚ADP-核糖)与RNA如何通过调控FET蛋白(FUS/EWS/TAF15)的相分离形成生物分子凝聚体，揭示了其在DNA损伤应答(DDR)和癌症发生中的关键作用。研究整合了液-液相分离(LLPS)理论，提出了DSBs修复凝聚体的动态成熟模型，为开发靶向病理凝聚体的抗癌策略提供了新思路。

　　

基因组每天面临数千次DNA损伤的威胁，其中双链断裂(DSBs)是最致命的损伤类型。细胞通过精密的DNA损伤应答(DDR)机制修复这些损伤，而近年研究发现DSBs修复因子会形成具有液体特性的生物分子凝聚体。这些无膜结构的动态组装如何调控？其异常又与癌症等疾病有何关联？这些问题成为当前分子生物学研究的前沿热点。

发表在《DNA Repair》的研究论文深入探讨了PAR、FET蛋白和RNA在DSBs修复凝聚体中的调控网络。研究人员通过整合生物化学、细胞生物学和显微成像技术，揭示了PARP1介导的PAR化如何启动早期修复区室，而损伤诱导转录产生的RNA则支架晚期修复复合体。研究发现FET蛋白家族(FUS/EWS/TAF15)作为典型的相分离蛋白，通过其低复杂度结构域(LCD)和精氨酸富集区(RGG)的多价相互作用，在PAR和RNA的动态调控下形成修复凝聚体。

关键技术包括：1) 荧光漂白恢复(FRAP)分析凝聚体动力学；2) 超分辨显微镜观察53BP1病灶纳米结构；3) 体外相分离重组实验验证FET蛋白与PAR/RNA的相互作用；4) 基因敲除模型评估FET蛋白在DDR中的功能。

研究结果分为五个核心发现：

1. PAR化启动早期修复区室
   PARP1通过识别DSBs催化生成PAR链，形成具有液体特性的临时平台。实验显示PARP1二聚化和多聚化驱动形成粘性凝聚体，施加双向力防止DNA末端分离。

2. DSBs位点转录的RNA支架晚期修复区室
   尽管损伤初期出现转录抑制，但MRN复合物会招募功能性RNA聚合酶II(RNAPII)，产生损伤诱导长链非编码RNA(dilncRNAs)和小分子DDRNAs。这些RNA通过碱基互补配对稳定53BP1病灶。

3. 53BP1病灶作为生物分子凝聚体
   超分辨显微镜揭示53BP1形成环形纳米结构域，通过H2AK15ub和H4K20me2识别实现多聚化。其C端区域足以驱动液滴形成，而Tudor结构域特异性结合dilncRNAs维持凝聚体稳定性。

4. FET蛋白的相分离特性与修复功能
   FET蛋白通过Tyr-Arg阳离子-π相互作用发生相分离，其LCD和RGG结构域缺一不可。细胞实验证实相分离缺陷突变体无法挽救FET敲除细胞的DDR缺陷，且FET凝聚体选择性富集DNA修复因子。

5. PAR与RNA协同调控FET相分离
   PAR作为瞬时催化剂在低浓度下诱导FET凝聚体，而RNA作为支架在高浓度下溶解凝聚体。研究提出"接力棒"模型：PAR招募FET和RNAPII启动转录，新生RNA积累后促进FET释放并触发53BP1组装，完成修复区室成熟。

在癌症生物学部分，研究重点解析了EWS-FLI1等FET融合蛋白如何通过相分离劫持SWI/SNF染色质重塑复合物，将惰性GGAA微卫星转化为活性增强子。临床数据表明，靶向病理凝聚体的策略(如全反式维甲酸联合砷剂治疗APL)已取得突破，而新发现的小分子凝聚体调节剂为尤文肉瘤等FET相关肿瘤提供了治疗希望。

这项研究的重要意义在于：1) 阐明了PAR/RNA/FET调控网络在DSBs修复中的时空精确性；2) 建立了修复凝聚体从信号放大到功能执行的动态转换模型；3) 为理解FET融合蛋白致癌机制提供了相分离视角；4) 开创了靶向病理凝聚体的抗癌药物开发新范式。未来研究需进一步解析凝聚体的物质特性与修复效率的关系，并优化特异性调节剂的设计策略。