PCNA界面肽模拟物通过靶向DNA损伤耐受机制增强抗癌药物杀伤潜能的通用性策略

这篇研究揭示了p21蛋白的PCNA结合域（PIRp21）肽段通过竞争性阻断特化DNA聚合酶（S-Pols）与PCNA的结合，显著增强多种抗癌药物（如顺铂、奥拉帕尼）及检查点抑制剂（Chk1i/ATRi/Wee1i）的细胞杀伤效果。其创新性在于提出了一种通用性策略——通过干扰PCNA-S-Pols互作破坏DNA损伤耐受（TLS）通路，为克服化疗耐药提供了新思路。

　　

PCNA界面肽模拟物的抗癌增效机制

Abstract
癌细胞通过跨损伤DNA合成（TLS）途径利用特化DNA聚合酶（S-Pols）绕过化疗药物诱导的DNA损伤，这是化疗耐药的关键机制。研究团队发现p21蛋白的C端PCNA相互作用区（PIR^p21）能全局性阻断S-Pols（如Pol η/κ/ι和Rev1）与PCNA的结合，从而增强多种抗癌药物的细胞杀伤效果。

Introduction
DNA损伤耐受（DDT）机制中，S-Pols通过其PCNA结合基序（PIR）被招募到复制工厂。p21的PIR结构域与S-Pols竞争结合PCNA的IDCL区域，但此前未知其独立肽段是否足以破坏这一过程。研究假设：过表达高亲和力PIR肽可模拟p21的TLS抑制功能，且这种策略可能适用于不同作用机制的化疗药物。

Results

PIR^p21肽的TLS抑制效能
实验设计26氨基酸的sPIR^p21肽（含6-myc标签和核定位信号），对比全长p21（sp21）及PCNA结合缺陷突变体（sPIR^p21ΔP）。结果显示：

1. S-Pols核焦点抑制：sPIR^p21与sp21同样有效抑制UV照射后Pol η/ι/κ/Rev1的核焦点形成，而sPIR^p21ΔP无此效应。
2. 新生DNA缩短：sPIR^p21导致UV处理后DNA复制轨迹长度缩短，提示TLS功能受损。
3. PCNA单泛素化增强：sPIR^p21促进PCNA泛素化，暗示复制叉停滞持续存在。

非损伤条件下的独特表型
sPIR^p21（非sp21）在未处理细胞中：

• 降低细胞增殖但不诱导死亡
• 增加复制起点 firing频率
• 引发G1期53BP1核小体积累和γH2AX大焦点
  这些现象提示PIR肽可能通过干扰PCNA的多种功能（如复制起始调控）影响基因组稳定性。

化疗药物协同效应
sPIR^p21显著增强：

• DNA损伤剂：顺铂（CDDP）、羟基脲（HU）、奥拉帕尼（Ola）、UV的细胞杀伤
• 非直接损伤剂：Chk1/ATR/Wee1抑制剂通过CDK2过度活化诱导的复制应激
  机制上，Chk1抑制剂（Chk1i）联合sPIR^p21导致：
• Rev1焦点形成受阻
• 全核γH2AX水平升高（依赖CDK2活性）
• 该效应可被roscovitine（CDK2抑制剂）或CDC45敲低逆转

PIR肽的普适性验证
Pol η衍生的sPIR^{Pol η}（非最强PCNA结合肽）同样有效：

• 全局性抑制S-Pols核焦点
• 增强化疗药物敏感性
  证实PCNA结合强度非唯一决定因素，过量PIR肽即可实现S-Pols置换。

Discussion

1. 靶向PCNA的广谱增敏：PIR肽通过占据PCNA的IDCL区域，破坏其与S-Pols的互作，克服了单一S-Pol抑制剂的补偿效应。
2. 超越TLS抑制的多重机制：除阻断TLS外，PIR肽可能干扰PCNA在复制起始（如Cdt1结合）和损伤信号传导中的功能。
3. 临床转化潜力：相较于小分子TLS抑制剂（如JH-RE-06），PIR肽选择性作用于S-Pols而不影响常规聚合酶（R-Pols），且对非癌细胞（HFL1）毒性较低。

该研究为开发基于PCNA界面干扰的化疗增敏剂提供了概念验证，其"一石多鸟"的策略尤其适用于高复制应激的恶性肿瘤治疗。