Y RNA片段与YBX1复合物调控PARP1在DNA双链断裂位点驻留的新机制及其在放射防护中的作用

本研究揭示了损伤来源的外泌体中YBX1包装的Y3衍生ysRNA片段在DNA损伤修复中的关键作用。研究人员发现这些m5 C甲基化的ysRNA能与YBX1形成复合物，促进PARP1介导的ADP-核糖基化，增强PARP1在DNA双链断裂(DSB)位点的驻留，从而提高细胞辐射抗性和修复效率。该发现为理解非编码RNA在DNA损伤应答(DDR)中的调控机制提供了新视角，对癌症治疗策略开发具有重要意义。

　　

基因组完整性对细胞存活至关重要，但DNA时刻面临内源性和外源性损伤的威胁。其中，电离辐射(IR)诱导的DNA双链断裂(DSB)是最危险的损伤类型，若修复不当可能导致基因组不稳定和癌症发生。虽然DNA损伤应答(DDR)网络已被广泛研究，但近年来发现非编码RNA(ncRNA)在DDR中扮演重要角色，特别是通过外泌体介导的细胞间通讯机制。然而，这些RNA分子如何精确调控修复过程仍知之甚少。

牛津大学Sir William Dunn School of Pathology的Annabelle Shaw、Kamal Ajit、Manon Chataignier和Monika Gullerova团队在《Nucleic Acids Research》发表的研究，揭示了Y RNA衍生片段(ysRNA)通过与YBX1蛋白形成复合物调控PARP1活性的新机制。研究发现损伤细胞释放的外泌体中含有YBX1包装的Y3衍生ysRNA，这些片段进入受体细胞核后，在DSB位点与YBX1和PARP1形成三元复合物，促进ysRNA的ADP-核糖基化，减少PARP1自身修饰，从而延长PARP1在损伤位点的停留时间，增强DNA修复效率和细胞辐射抗性。

研究采用了多种关键技术方法：通过尺寸排阻色谱分离外泌体并进行纳米颗粒追踪分析；利用小RNA测序鉴定外泌体RNA组分；采用RNA免疫共沉淀和亚细胞分级分离技术分析RNA-蛋白相互作用；通过邻近连接实验(PLA)和激光显微照射验证蛋白-RNA共定位；使用MTT和克隆形成实验评估细胞存活率；通过Western blot和slot blot分析蛋白修饰状态。

研究结果部分，首先"Exosomes derived from damaged cells mediate protective YBX1-dependent bystander effect"表明，损伤来源的外泌体(DD EVs)能显著降低受体细胞中γH2AX和pCHK1水平，这种辐射防护作用依赖于YBX1。通过小RNA测序发现"YRNA derived fragments in exosomes are responsive to DNA damage and YBX1 KO"，损伤显著增加了外泌体中Y1和Y3来源的30 nt 5'片段(ysRNA)，且这种增加依赖于YBX1。

"YsRNAs are nuclear, modified by NSUN2 and interact with YBX1 at DSBs"部分显示，合成的Y3 5' ysRNA在IR处理后显著核转位，与YBX1相互作用，并被NSUN2介导的m⁵
C甲基化修饰。PLA实验证实YBX1-ysRNA复合物定位于DSB位点。"YsRNA/YBX1 promote efficient DDR and cell survival"证明，Y3 5' ysRNA转染能降低DNA损伤标志物水平，而Y3敲除则增加损伤敏感性并降低细胞存活率。

"YBX1 interacts with PARP1, facilitating ADP-ribosylation of ysRNA"揭示YBX1与PARP1在DSB位点形成复合物，促进ysRNA的ADP-核糖基化。最后"YBX1/ysRNA promote PARP1 residency at DSBs by affecting its auto-modification"表明，YBX1或ysRNA缺失导致PARP1自身ADP-核糖基化增加，减少其在损伤位点的停留时间。

这项研究首次揭示了ysRNA作为PARP1新型底物在DNA修复中的作用机制，阐明了YBX1通过形成三元复合物调控PARP1活性的分子途径。发现外泌体介导的ysRNA转移可增强细胞辐射抗性，为理解细胞间通讯在DDR中的作用提供了新见解。从转化医学角度看，该研究为开发新型辐射防护策略和癌症治疗靶点提供了理论依据，特别是针对YBX1-ysRNA-PARP1轴的治疗干预可能改善肿瘤放疗效果。此外，发现RNA ADP-核糖基化在DDR中的功能，拓展了对PARP家族酶活性的认识，为相关领域研究开辟了新方向。