RNA甲基转移酶NSUN2通过促进DICER切割DNA损伤相关R-loop增强修复效率的机制研究

本研究揭示了RNA m5C甲基转移酶NSUN2在DNA双链断裂(DSB)修复中的关键作用。研究人员发现NSUN2以转录依赖方式定位于DSB位点，通过甲基化损伤相关转录本(DARTs)促进其与DICER的相互作用，从而清除R-loop结构并提升修复效率。该发现为理解RNA修饰如何调控基因组稳定性提供了新视角，对癌症治疗靶点开发具有重要启示意义。

　　

在生命活动中，DNA双链断裂(DSB)是最致命的基因组损伤类型之一。尽管细胞已进化出同源重组(HR)和非同源末端连接(NHEJ)等修复途径，但近年研究发现RNA聚合酶II(RNAPII)在DSB位点产生的损伤相关转录本(DARTs)对修复效率具有关键调控作用。这些非编码RNA会与模板DNA形成三链R-loop结构，但其动态调控机制尚不明确。与此同时，RNA修饰尤其是5-甲基胞嘧啶(m⁵C)在DNA损伤应答(DDR)中的作用逐渐受到关注，其中NSUN2作为主要m⁵C甲基转移酶，其生物学功能远超出tRNA修饰的传统认知。

为探究NSUN2在DSB修复中的作用，牛津大学Monika Gullerova团队在《Nature Communications》发表研究，通过多组学技术揭示了NSUN2-DICER分子轴调控R-loop解析的新机制。研究采用激光显微照射、原位杂交-邻近连接(zC-FISH-PLA)、纳米孔直接RNA测序等技术，结合体外重建实验系统分析了蛋白-RNA互作网络。

NSUN2以转录依赖方式定位于DSB

通过邻近连接实验(PLA)证实NSUN2与γH2AX在电离辐射(IR)后共定位，该过程可被转录抑制剂阻断。活细胞成像显示NeonGreen标记的NSUN2能在激光诱导损伤后96秒内快速聚集，且催化突变体K190M同样有效招募，表明其定位不依赖甲基化活性。染色质免疫沉淀(ChIP-seq)进一步验证NSUN2在80个AsiSI切割位点(BLESS80)的特异性富集。

NSUN2选择性甲基化反义DARTs

创新的zC-FISH-PLA技术捕捉到NSUN2与反义DARTs在VSTM2B基因内DSB位点的特异性结合，而正义链无信号。纳米孔测序显示NSUN2敲除导致m⁵C修饰水平在PCGF1等位点显著降低，证实其直接催化活性。染色质RNA测序(ChrRNA-seq)发现NSUN2缺失会引发反义DARTs在HR倾向位点的异常积累。

NSUN2-DICER协同解析R-loop

表面等离子共振(SPR)测定二者结合亲和力(K_d≈0.5μM)。体外实验证明NSUN2能增强DICER对含5'尾R-loop的切割效率，且m⁵C修饰本身即可提升底物可及性。S9.6抗体检测显示NSUN2缺失导致IR诱导的R-loop清除延迟，而DNMT2敲除无此效应，表明通路特异性。

甲基化活性决定修复效能

彗星实验显示NSUN2敲除使IR后24小时DNA损伤持续存在。DR-GFP报告系统证实其特异性影响HR效率。回补实验表明催化活性突变体K190M无法挽救γH2AX焦点清除缺陷，凸显m⁵C修饰的功能必要性。

该研究首次阐明NSUN2通过双重机制维护基因组稳定：作为损伤感应器被募集至转录活跃的DSB位点，又作为效应器通过m⁵C标记引导DICER介导的R-loop周转。这种RNA修饰与结构解析的协同模式，为理解癌症中NSUN2过表达导致的基因组不稳定性提供了新视角，也为开发靶向RNA代谢的联合治疗策略奠定理论基础。