PAXX与MRI在染色体末端连接中的独特功能及其在DNA双链断裂修复中的协同机制

本研究针对DNA双链断裂修复（DSB）中末端连接（EJ）的分子机制，揭示了Ku结合因子PAXX和MRI在非同源末端连接（C-NHEJ）通路中的独特作用。通过Cas9诱导的DSB模型，发现PAXX与DNA-PKcs和XLF功能部分冗余，而MRI作为XLF的备用因子调控EJ。该研究为理解染色体不稳定性和癌症治疗靶点提供了新视角。

　　

DNA双链断裂（DSB）是基因组不稳定的主要诱因之一，可能导致癌症等疾病。尽管非同源末端连接（C-NHEJ）是修复DSB的核心机制，但其分子细节仍不明确。特别是Ku结合因子PAXX和MRI的功能冗余性及其与经典修复因子（如DNA-PKcs和XLF）的协同关系尚不清楚。这一领域的突破不仅有助于理解基因组维护机制，还可能为癌症治疗提供新靶点。

为解决这些问题，美国希望之城贝克曼研究所的研究团队在《iScience》发表论文，通过Cas9诱导的DSB模型系统，结合基因编辑和深度测序技术，揭示了PAXX和MRI在末端连接中的独特作用。研究使用EJ7-GFP报告系统和MTAP/CDKN2B-AS1缺失（MA-del）分析，量化了不同修复因子的功能冗余性。

主要技术方法

1. 基因编辑与报告系统：利用Cas9/sgRNA在EJ7-GFP和MA-del模型中诱导DSB，通过流式细胞术和深度测序分析修复结果。
2. 分子互作验证：构建PAXX和MRI的突变体（如PAXX-4M和MRI截短体），通过免疫印迹和qRT-PCR验证蛋白功能。
3. 药理学干预：使用DNA-PKcs抑制剂M3814，结合遗传学敲除（如PRKDC-KO/PAXX-KO），解析修复通路协同性。

研究结果

DNA-PKcs激酶抑制揭示PAXX对平末端EJ的促进作用
通过抑制DNA-PKcs激酶活性，发现PAXX缺失导致平末端EJ效率降低2倍，而MRI缺失无显著影响。PAXX的Ku70结合基序（KBM）是其功能关键，突变体PAXX-4M无法恢复修复缺陷。

XLF缺失放大MRI和PAXX的修复缺陷
XLF敲除（XLF-KO）导致EJ效率下降14倍，而XLF-KO/MRI-KO和XLF-KO/PAXX-KO细胞中EJ几乎完全丧失。XLF弱化突变体（XLF-LA）进一步显示MRI的N端和C端结构域均为功能必需。

DNA-PKcs与XLF对缺失突变谱的差异化调控
DNA-PKcs抑制或缺失均增加短缺失（如-2和-7 nt）且依赖微同源（MH），而XLF缺失导致长缺失（如-35 nt）显著增加。MRI缺失进一步放大XLF缺陷细胞的长缺失表型。

结论与意义
该研究阐明了PAXX和MRI在C-NHEJ中的分工：PAXX通过KBM与Ku70互作，协同DNA-PKcs和XLF促进末端突触；而MRI作为XLF的备用因子，维持长缺失抑制。这些发现不仅完善了DSB修复的分子框架，还为靶向DNA修复通路的抗癌策略（如联合抑制DNA-PKcs和PAXX）提供了理论依据。此外，研究揭示了不同修复因子对缺失突变模式的差异化调控，为理解癌症基因组重排的起源开辟了新视角。