53BP1通过H4K20me2介导的染色质结合调控p53-E2F7转录抑制轴并参与范可尼贫血通路

本研究揭示了53BP1在非应激条件下通过H4K20me2依赖的染色质结合调控p53-E2F7转录抑制轴的新机制。武汉大学研究人员发现53BP1缺失导致p53依赖性E2F7上调，通过改变E2F7启动子区表观修饰状态增强p53结合能力，进而抑制范可尼贫血(FA)通路基因表达，最终使细胞对DNA链间交联剂(ICLs)敏感。该研究为理解53BP1在转录调控和DNA损伤修复中的双重功能提供了新视角。

　　

DNA损伤修复是维持基因组稳定的关键过程，其中53BP1作为重要的修复蛋白，长期以来被认为主要通过非同源末端连接(NHEJ)途径参与DNA双链断裂(DSBs)修复。然而，53BP1在非应激条件下的转录调控功能仍不清楚。同时，p53-E2F7调控轴在细胞周期和DNA损伤应答中的作用机制也存在知识空白。这些问题的解决对于理解肿瘤发生和DNA修复缺陷疾病的分子机制具有重要意义。

武汉大学中南医院胃肠外科和医学研究院的研究团队在《Cell Reports》发表的研究，首次揭示了53BP1通过H4K20me2依赖的染色质结合调控p53-E2F7转录抑制轴的新机制。研究发现53BP1缺失会导致p53依赖性E2F7上调，这种调控不依赖于经典的53BP1-USP28-p53复合物。通过系统性研究，团队阐明了这一调控过程如何影响范可尼贫血(FA)通路基因表达，最终导致细胞对DNA链间交联剂(ICLs)的敏感性改变。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：(1)利用CRISPR-Cas9构建53BP1敲除细胞系；(2)通过RNA测序(RNA-seq)分析全基因组转录变化；(3)染色质免疫沉淀(ChIP)技术检测蛋白-DNA相互作用；(4)细胞周期同步化结合流式细胞术分析细胞周期特异性效应；(5)药物敏感性实验评估DNA损伤修复能力。所有实验均在多株细胞系中验证，包括hTERT-RPE1、HCT116、Huh7等。

53BP1缺失诱导p53依赖性E2F7上调

研究发现53BP1缺失特异性地引起E2F7转录上调，这种效应依赖于p53且具有细胞周期特异性，主要发生在S晚期和G2期。值得注意的是，这种调控在特定p53突变体(如Y220C、R280K)细胞中依然存在，表明其独立于经典的53BP1-USP28-p53复合物功能。

53BP1通过H4K20me2在E2F7 TSS处富集

ChIP实验显示53BP1通过识别H4K20me2表观标记在E2F7转录起始位点(TSS)上游约1kb处富集。这种结合不依赖于p53状态，且在多种细胞系中保守存在。抑制H4K20me2甲基转移酶SUV420H1或表达53BP1 Tudor结构域突变体(D1521R)均可阻断这一过程。

53BP1调控E2F7启动子区表观修饰

研究发现53BP1通过液-液相分离(LLPS)维持E2F7启动子区异染色质状态。53BP1缺失导致H3K27me3和H3K9me3修饰水平降低，从而增强p53在E2F7 TSS处的结合能力。表达不能形成LLPS的53BP1 4A突变体无法挽救这些表观修饰变化。

53BP1缺失抑制FA通路基因表达

RNA-seq分析显示53BP1缺失通过上调E2F7导致其靶基因表达抑制，特别是FA通路基因(FANCC、FANCE、FANCI等)。这种效应在具有功能性p53-E2F7轴的细胞中普遍存在，但在p53无效细胞中消失。

53BP1在ICL修复中的双重功能

研究发现53BP1通过两条平行途径调控ICL敏感性：一方面通过抑制NHEJ降低敏感性，另一方面通过p53-E2F7-FA通路轴增加敏感性。在G2期细胞中，后一效应占主导地位，导致53BP1缺失细胞表现出明显的ICL超敏感性。

这项研究不仅揭示了53BP1在转录调控中的新功能，还为理解DNA损伤修复网络的复杂性提供了新视角。研究发现53BP1通过H4K20me2依赖的染色质结合，在非应激条件下调控p53-E2F7轴，进而影响FA通路基因表达和ICL修复能力。这一发现拓展了我们对53BP1功能多样性的认识，为开发针对DNA修复缺陷相关疾病的治疗策略提供了新思路。特别是研究阐明的53BP1在ICL修复中的双重功能机制，可能解释不同肿瘤细胞对化疗药物敏感性的差异，具有重要的临床转化价值。