CDK12调控DNA2蛋白降解机制：连接基因组不稳定性与cGAS–STING通路激活的癌症免疫新机制

这篇研究揭示了CDK12通过磷酸化DNA2（Ser933）并促进其被APC/CCDC20泛素化降解的分子机制。CDK12缺失导致DNA2蛋白异常积累，引发DNA过度切割、基因组不稳定性和胞质双链DNA（dsDNA）堆积，进而激活cGAS–STING信号通路和先天免疫反应。该研究为CDK12缺失型癌症（如前列腺癌、卵巢癌）的免疫治疗提供了新靶点，同时解释了CDK12在乳腺癌中扩增的免疫抑制效应。

　　

研究背景

CDK12作为转录调控激酶，通过调控mRNA延伸、剪接和多聚腺苷酸化参与DNA修复基因表达。其在癌症中呈现组织特异性变异：前列腺癌和卵巢癌常见CDK12缺失，而乳腺癌则多表现为扩增。前期研究发现CDK12缺失的前列腺癌具有免疫原性，但机制未明。

核心发现

CDK12缺失激活先天免疫信号

RNA-seq分析显示，CDK12敲低（KD）的卵巢癌细胞OVCAR8中，3245个基因上调，其中免疫系统通路基因显著富集。关键干扰素刺激基因（ISG15和IFI6）表达升高，STAT1/2磷酸化增强。CDK12抑制剂THZ531和CYCLIN K降解剂CR8同样诱导ISG蛋白表达，证实CDK12功能丧失触发先天免疫应答。

DNA损伤与cGAS–STING通路激活

CDK12缺陷导致：

1. RPA耗竭：染色质结合RPA增加，游离RPA减少，引发单链DNA（ssDNA）暴露（通过RPA保护实验验证）；
2. 双链断裂（DSBs）：γH2AX foci形成和RPA2-S4/S8磷酸化水平升高；
3. 胞质dsDNA积累：PicoGreen染色显示dsDNA增加，伴随cGAMP水平升高和STING磷酸化。CRISPR敲除cGAS可逆转上述表型，证实cGAS–STING通路的必要性。

DNA2的关键作用

在筛查的6种核酸酶/解旋酶中，仅DNA2蛋白在CDK12抑制后显著上调（mRNA不变）。机制上：

• 互作与降解：CDK12通过激酶域结合DNA2的解旋酶域，促进其Ser933磷酸化，进而被APC/C^CDC20识别并泛素化降解（突变S933A或删除D-Box域可阻断降解）；
• 功能验证：DNA2 KD可逆转CDK12缺失诱导的STING激活和免疫基因表达，而降解抗性突变体（S933A/ΔD-Box）则持续激活免疫信号。

临床关联与突变分析

前列腺癌高频突变CDK12^{R858W/R882W/D918G}丧失激酶活性，无法磷酸化DNA2。小鼠模型证实，Cdk12 KD的TRAMP-C2肿瘤生长受抑，伴随T细胞浸润增加，该效应依赖Sting和Dna2。

研究意义

本研究阐明了CDK12–DNA2–cGAS–STING轴如何通过调控基因组稳定性影响癌症免疫：

1. 治疗靶点：CDK12缺失型肿瘤中DNA2积累可作为免疫治疗增敏标志；
2. 机制创新：首次揭示CDK12通过磷酸化依赖的蛋白降解直接调控DNA代谢；
3. 临床转化：联合PD-1抗体在小鼠模型中显著增强疗效，为CDK12突变癌症的联合治疗提供依据。

（注：全文细节均源自原文实验数据，未添加主观推测。）