连接组蛋白伴侣Prothymosin α(PTMA)通过调控H1.0动态变化促进PARP1介导的DNA损伤修复机制研究

为解决DNA损伤修复过程中染色质解凝缩的分子机制问题，研究人员开展PTMA与H1.0、PARP1互作机制研究，发现PTMA作为H1.0分子伴侣通过促进损伤位点H1.0释放来加速PARP1招募，揭示了连接组蛋白作为原位损伤传感器的全新功能。该研究为肿瘤放疗抵抗等临床问题提供新靶点。

　　

在基因组稳定性维持中，DNA损伤修复(DDR)的效率直接决定细胞命运。尽管已知染色质瞬时解凝缩是修复起始的关键步骤，但损伤信号如何从30亿碱基对的基因组中被快速识别仍是未解之谜。传统观点认为PARP1（多聚ADP核糖聚合酶1）是主要损伤传感器，但其在浓缩染色质中快速定位损伤的机制存疑。

美国田纳西大学健康科学中心的Ciara A. McKnight团队在《Epigenetics》发表的研究，通过创新性地整合光转换荧光标记、基因编辑和活细胞成像技术，揭示连接组蛋白H1.0及其伴侣蛋白Prothymosin α(PTMA)在DDR中的核心作用。研究发现：采用CRISPR构建Parp1^-/-
和Ptma^-/-
细胞系，结合pSMOrange-H1.0光转换技术定量分析蛋白动力学；通过H1.0Cdup突变体（C端结构域重复）改变染色质结合特性；采用405nm激光微辐射诱导局部DNA损伤并观察修复蛋白招募过程。

Depletion of H1 from chromatin containing damaged DNA is PARP1-independent
通过pSMOrange-H1.0光转换实验发现，在Parp1^-/-
细胞中H1.0从损伤染色质的释放速率仍显著加快（t₂₅
缩短3倍），证明该过程不依赖PARP1介导的竞争性结合或ADP核糖基化。

Expression of H1.0 with enhanced chromatin affinity slows the recruitment of PARP1
过表达染色质亲和力增强的H1.0Cdup突变体使PARP1招募延迟60%，证实H1.0释放速率是修复蛋白招募的限速步骤。

Prothymosin α is required for accelerated release of H1
Ptma^-/-
细胞完全丧失损伤诱导的H1.0加速释放表型，而回补野生型PTMA（非缺失突变体）可恢复该功能，明确PTMA的分子伴侣作用具有序列特异性。

Chromatin expansion is dependent on PTMA
光转换H2B实验显示，PTMA缺失使405nm激光诱导的染色质扩张（直径增加35%）完全抑制，证实其在上游染色质重塑中的枢纽地位。

Ptma^-/-
cells exhibit increased sensitivity to DNA damage
克隆形成实验证实PTMA缺失使细胞对H₂
O₂
和γ射线敏感性提升4-6倍，但对UV损伤无影响，提示其特异性参与双链断裂修复通路。

该研究首次提出"连接组蛋白原位传感"模型：DNA损伤通过改变H1.0-核小体相互作用模式，暴露出PTMA结合位点；PTMA促进H1.0释放引发局部染色质解凝缩，为PARP1等修复因子创造结合窗口。这一发现不仅解释了修复蛋白快速定位的时空机制，更为临床联合PARP抑制剂与PTMA调控剂治疗肿瘤提供新思路。研究揭示的PTMA-H1.0-PARP1调控轴，可能成为预测放疗疗效的新型分子标志物。