RECQ5通过调控pre-rRNA加工维持核糖体DNA稳定性:肿瘤治疗新靶点的发现

【字体: 时间:2025年08月19日 来源:Nucleic Acids Research 13.1

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  本研究揭示了RECQ5解旋酶在核仁pre-rRNA加工中的关键作用。研究人员发现RECQ5通过其RNA解旋酶活性促进pre-rRNA(47S/30S/21S)加工,防止未加工pre-rRNA与rDNA形成R-loop(RNA/DNA杂交体),从而维持核糖体DNA(rDNA)稳定性。该研究不仅阐明了RECQ5突变导致基因组不稳定的分子机制,还发现抑制RECQ5可增强肿瘤细胞对ATR抑制剂的敏感性,为精准治疗RECQ5缺陷型肿瘤提供了新策略。

  

在细胞生命活动中,核糖体DNA(rDNA)的稳定性至关重要。作为细胞内转录最活跃的区域,rDNA位点容易形成R-loop(RNA/DNA杂交体),这种特殊结构若不能及时清除,将引发DNA损伤和基因组不稳定。RECQ解旋酶家族是基因组稳定的"守护者",但其成员RECQ5在rDNA稳定性维护中的作用机制一直未明。浙江大学等机构的研究人员通过系统性研究,揭示了RECQ5通过调控pre-rRNA加工维持rDNA稳定的全新机制,相关成果发表在《Nucleic Acids Research》上。

研究采用结构化照明显微镜(SIM)、体外解旋酶活性检测、Northern blotting、DNA-RNA杂交体免疫沉淀(DRIP)等关键技术,结合CRISPR/Cas9基因编辑构建的RECQ5敲除细胞模型,全面解析了RECQ5的生物学功能。

RECQ5定位于核仁DFC区

通过超高分辨率显微镜观察发现,内源性RECQ5主要富集在核仁的致密纤维组分(DFC),与pre-rRNA加工因子FBL、NOP56等共定位。截断实验证实其380-453氨基酸区域为核仁定位信号(NoLS)。

调控pre-rRNA加工过程

Northern blotting分析显示,RECQ5缺失导致47S、30SLe'和30S pre-rRNA累积,同时21S pre-rRNA减少,表明其参与5'ETS区A'、A0和1位点的加工。

独特的RNA解旋酶活性

体外实验首次证实RECQ5特异性解旋双链RNA(dsRNA),该活性依赖ATP水解。癌症相关突变体(如S59F、P78L)虽保留核仁定位,但解旋活性丧失。

R-loop积累引发基因组不稳定

RECQ5缺陷导致未加工的5'ETS pre-rRNA在纤维中心(FC)堆积,与rDNA形成R-loop,激活ATR(Ataxia telangiectasia and Rad3-related)信号通路。过表达RNaseH1可逆转该现象。

肿瘤治疗新策略

研究发现RECQ5缺失的肿瘤细胞对ATR抑制剂高度敏感,RECQ5抑制剂RECQ5-IN-1与ATR抑制剂联用可协同杀伤肿瘤细胞,为携带RECQ5突变的癌症患者提供了精准治疗方向。

该研究首次阐明RECQ5通过解旋pre-rRNA二级结构促进其加工,防止R-loop积累的全新机制。这不仅拓展了对RECQ解旋酶家族功能的认识,更揭示了核仁区RNA代谢与基因组稳定的精密关联。特别重要的是,研究将基础发现转化为治疗策略,证明靶向RECQ5-ATR通路可成为治疗基因组不稳定相关肿瘤的新方法,为癌症精准医疗提供了重要理论依据。

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