TopBP1通过招募SLX4支架蛋白协调有丝分裂中的DNA修复合成：癌症治疗的新靶点

本研究揭示了TopBP1在有丝分裂中通过K704位点招募SLX4支架蛋白的关键机制，证实该互作依赖SLX4-T1260磷酸化及邻近的SUMO相互作用模体(SIMs)。研究人员利用Halo标记、蛋白质降解系统和超高分辨率显微技术，发现TopBP1-SLX4复合物促进有丝分裂DNA合成(MiDAS)，有效防止DNA损伤向子代细胞传递，为靶向复制应激的癌症治疗提供了新策略。

　　

在肿瘤发生过程中，癌基因激活导致的复制应激(Replication stress)会引发基因组不稳定性，其中常见脆性位点(Common fragile sites, CFSs)由于难以复制的DNA序列或复制起始位点稀缺，特别容易在复制压力下形成未完成复制的DNA区域。这些区域进入有丝分裂期后，若未及时修复会导致姐妹染色单体分离缺陷。虽然细胞已进化出有丝分裂DNA合成(Mitotic DNA synthesis, MiDAS)机制来解决这一问题，但具体分子机制尚不明确，特别是人类细胞中TopBP1如何招募SLX4支架蛋白的关键环节仍待阐明。

丹麦哥本哈根大学等单位的研究人员通过系统性研究，发现人类TopBP1能定位到FANCD2标记的未复制DNA位点，并通过K704位点与SLX4-T1260磷酸化依赖的相互作用，协调SLX4的招募进而促进MiDAS。该研究证实抑制TopBP1-SLX4相互作用会导致DNA损伤向子代细胞传递增加，提示这一通路可作为抗癌治疗的新靶点。相关成果发表在《Communications Biology》上。

研究团队主要采用四种关键技术：1)内源性Halo标记和mAID/SMASh双降解系统实现TopBP1的时空特异性标记与降解；2)Flp-In可诱导表达系统构建TopBP1和SLX4的系列突变体；3)超高分辨率显微镜分析有丝分裂期蛋白质共定位模式；4)EdU标记结合免疫荧光定量检测MiDAS效率。

【TopBP1定位于有丝分裂DNA合成位点并促进MiDAS】
通过CAPH标记的染色质成像显示，TopBP1与FANCD2、SLX4在aphidicolin(APH)诱导的复制应激条件下共定位于EdU阳性位点。利用RPE1细胞系中mAID/SMASh双降解系统快速清除内源性TopBP1后，观察到MiDAS活性显著降低，证实TopBP1是MiDAS的必要因子。

【TopBP1在中期染色体上呈现不对称定位】
早期有丝分裂中TopBP1与FANCD2形成对称的"双焦点"，但随着细胞进入中期，65%的TopBP1焦点转变为不对称分布，而94%的FANCD2保持对称。这种不对称性与染色质间隙相关，提示TopBP1可能随DNA修复完成而从一条姐妹染色单体解离。

【TopBP1焦点解聚依赖DNA合成】
高剂量APH完全抑制DNA聚合酶活性后，虽然TopBP1仍能被招募，但其不对称分布显著减少。RAD52抑制剂AICAR处理也产生类似效应，表明TopBP1的不对称分布是MiDAS活性的直接结果。

【SLX4招募机制解析】
关键发现包括：1)TopBP1-K704A突变体丧失招募SLX4能力；2)SLX4-T1260A突变或删除SIM1-2/3模体会破坏其与TopBP1的共定位；3)SUMO抑制剂TAK-981处理降低SLX4招募效率。竞争性实验证实，含T1260的17肽段能特异性干扰SLX4-TopBP1相互作用。

【基因组稳定性维持】
TopBP1-K704A或SLX4-T1260A突变使MiDAS效率降低50%，并导致后续G₁期53BP1核小体数量显著增加。这表明TopBP1-SLX4相互作用对防止DNA损伤遗传至关重要。

这项研究建立了从分子机制到生理功能的完整证据链：在分子层面，阐明了TopBP1通过BRCT5-K704与磷酸化SLX4-T1260的相互作用，并需要邻近SIM模体增强结合效率；在细胞层面，揭示了TopBP1从对称"监护"到不对称"解离"的动态变化反映MiDAS进程；在治疗层面，提出靶向TopBP1-SLX4界面可特异性干扰癌细胞应对复制应激的能力。特别值得注意的是，研究团队发现SUMO化修饰作为"分子胶水"强化了TopBP1-SLX4复合物的形成，这为开发小分子抑制剂提供了新的作用靶点。这些发现不仅完善了DNA损伤应答理论体系，更为开发选择性抗癌药物奠定了重要基础。