MYC通过碱基切除修复功能抵抗RAS诱导的细胞衰老的分子机制研究

本研究揭示了MYC癌基因在碱基切除修复(BER)通路中的新功能。研究人员发现MYC通过与DNA聚合酶β(Polβ)相互作用并增强其酶活性，加速氧化性DNA损伤修复，从而保护RAS驱动的癌细胞免于衰老。该研究阐明了MYC-RAS协同作用的分子基础，为癌症治疗提供了新的靶点策略。

　　

在癌症研究领域，MYC和RAS作为两个经典癌基因的协同作用机制一直是未解之谜。虽然已知MYC能抵抗RAS诱导的细胞衰老，但这一现象背后的分子机制长期不明。与此同时，肿瘤细胞在RAS激活状态下产生大量活性氧(ROS)，导致基因组中氧化性损伤积累，这通常应触发衰老程序。然而，这些细胞却能逃逸衰老继续增殖，这一矛盾现象亟待解释。

加拿大麦吉尔大学古德曼癌症研究所(Goodman Cancer Institute, McGill University)的Camila C.F. Faraco和Wanting Zhu等研究人员在《Nucleic Acids Research》发表的研究解开了这个谜题。研究发现MYC通过直接参与碱基切除修复(BER)通路，特别是增强DNA聚合酶β(Polβ)的活性，帮助癌细胞应对氧化应激导致的DNA损伤，从而逃逸RAS诱导的衰老。这一发现不仅阐明了MYC-RAS协同作用的分子基础，也为靶向癌症治疗提供了新思路。

研究采用了多项关键技术方法：激光微辐照技术观察MYC蛋白在DNA损伤位点的募集；单细胞凝胶电泳(彗星实验)定量DNA损伤程度；免疫共沉淀和GST pull-down验证蛋白互作；体外酶活实验检测Polβ活性变化；软琼脂克隆形成实验评估细胞转化能力；使用可诱导shRNA系统进行基因功能缺失研究；肿瘤来源类器官模型验证临床相关性。

研究结果部分：

"MYC interacts with Polβ and stimulate its enzymatic activities"
通过分裂内含肽实验和GST pull-down证实MYC与Polβ直接相互作用。体外酶活实验显示MYC显著增强Polβ的dCTP掺入活性和链置换能力。电泳迁移率变动分析(EMSA)表明MYC促进Polβ与含单链断裂DNA底物的结合。

"A MYC^ΔCTD protein stimulates the enzymatic activities of Polβ"
构建缺失C端结构域(ΔCTD)的MYC突变体，该突变体丧失与MAX二聚化和DNA结合能力，但仍保留与Polβ互作能力，并能同等程度地刺激Polβ酶活性。

"MYC knockdown causes a delay in DNA repair and an increase in DNA damage in transformed cells,but not in nontransformed cells"
在KRAS^G13D转化的HCT116和MDA-MB-231细胞中，MYC敲低导致DNA损伤增加和修复延迟，但在正常IMR90和RPE-1细胞中无此效应。醛反应探针检测显示MYC敲低细胞中脱碱基位点显著增加。

"MYC boxes II, Illa, and IV are needed for the stimulation of Polβ"
结构功能分析发现MYC盒(MB)II、IIIa和IV是MYC刺激Polβ活性所必需的关键区域。MBIIIa和MBIV突变体无法挽救MYC敲低导致的DNA损伤表型。

"MYC DNA repair activity in tumor-derived organoids"
在乳腺癌患者来源类器官中，MYC免疫耗竭降低提取物的BER活性，而添加重组MYC或MYC^ΔCTD可恢复修复能力，证实该机制在人类肿瘤中的相关性。

"A MYC^ΔCTD protein protects against RAS-induced senescence and cooperates with RAS in cell transformation"
在IMR90原代成纤维细胞中，MYC^ΔCTD能显著减少HRAS^G12V诱导的衰老标志物表达，并与RAS协同促进软琼脂中克隆形成，证明其DNA修复功能足以支持癌基因协同转化。

研究结论部分指出，这项工作首次揭示了MYC在BER通路中的直接作用机制。MYC通过MBII、MBIIIa和MBIV结构域与Polβ相互作用，增强其修复氧化损伤的能力，这是MYC抵抗RAS诱导衰老的关键。特别值得注意的是，缺失转录活性的MYC^ΔCTD仍保留DNA修复功能，表明MYC的促癌作用存在转录非依赖性机制。这一发现为理解癌基因协同作用提供了新视角，也为开发靶向MYC-DNA修复界面、选择性杀伤RAS驱动肿瘤的治疗策略奠定了理论基础。研究还提示，肿瘤细胞对MYC介导的DNA修复功能的依赖性可能成为其"阿喀琉斯之踵"，为合成致死疗法开发提供新方向。