DNA双链断裂末端切除因子与WRN解旋酶协同促进人类细胞有丝分裂期DNA合成的机制研究

本研究针对复制压力导致的基因组不稳定问题，揭示了DNA双链断裂(DSB)末端切除机制在有丝分裂期DNA合成(MiDAS)中的关键作用。研究人员通过CRISPR基因编辑、蛋白质快速降解系统和药物抑制等手段，首次证实MRE11-CtIP-BRCA1复合物、DNA2以及WRN解旋酶（而非BLM）是MiDAS的核心调控因子，其中WRN的解旋酶和外切酶双功能对维持基因组稳定性具有独特贡献。该发现为理解癌症基因组不稳定性提供了新视角，并为靶向WRN的癌症治疗策略奠定理论基础。

　　

在快速增殖的癌细胞中，复制压力(Replication Stress, RS)常导致基因组部分区域无法在S期完成复制，形成"未复制DNA"(UR-DNA)。这些区域包括常见的脆弱位点(CFSs)和端粒等特殊序列。为应对这一危机，细胞进化出有丝分裂期DNA合成(MiDAS)机制，在进入有丝分裂后继续完成DNA复制。但这一非常规复制过程的分子机制尚不明确，尤其是否依赖经典的DNA双链断裂(DSB)修复途径仍存在争议。

发表在《Nature Communications》的这项研究系统解析了DSB末端切除因子在MiDAS中的作用。研究人员创新性地采用多种前沿技术：HCT116-MRE11-AID快速降解细胞系实现时间精确的蛋白质功能敲除；BromoTag系统进行WRN的细胞周期特异性降解；小分子抑制剂如Mirin、HR0761等靶向抑制关键酶活性；结合免疫荧光染色定量分析MiDAS频率和染色体异常。

MRE11是MiDAS的关键起始因子

通过auxin诱导的MRE11快速降解系统发现，MRE11核酸酶活性缺失使MiDAS频率降低约75%。有趣的是，MRE11抑制剂Mirin仅在有丝分裂期给药即可产生相同效果，表明其作用具有细胞周期特异性。

CtIP和BRCA1协同促进MiDAS

染色质结合实验显示，CtIP或BRCA1缺失会显著减少RAD52和POLD3在染色质的募集。值得注意的是，BRCA1缺失还影响CtIP的染色质定位，反之亦然，揭示二者存在功能互作。

DNA2和WRN的特殊作用

与传统HR修复不同，MiDAS不依赖EXO1或BLM，而是需要DNA2与WRN的协同。WRN-BdTAG降解细胞系证明，其解旋酶活性突变体(K577M)和外切酶缺陷突变体(E84A)均无法挽救MiDAS缺陷，双突变体(E84A/K577M)表型更显著。

WRN的广谱保护功能

无论在微卫星稳定(SW620)或不稳定(HCT116)细胞中，WRN缺失均导致相似程度的MiDAS抑制。端粒特异性分析显示，WRN对端粒和非端粒区域的MiDAS具有同等重要性。

基因组不稳定性后果

当关键切除因子被抑制时，子代G1期细胞中微核(MN)形成增加2-3倍，但53BP1核体数量变化不明显，提示特定类型的基因组损伤累积。

这项研究确立了DSB末端切除机制在MiDAS中的核心地位，特别是揭示了WRN解旋酶区别于BLM的独特功能。其重要意义在于：

1. 1.

   为理解复制压力导致的基因组不稳定性提供新机制，解释Werner早衰综合征(由WRN突变引起)患者细胞对复制压力异常敏感的原因；

2. 2.

   发现WRN-DNA2而非传统的BLM-DNA2组合在MiDAS中的特异性作用，为靶向干预提供精确靶点；

3. 3.

   证实抑制MRE11或WRN可选择性杀伤复制压力高的癌细胞，为开发新型抗癌策略奠定基础。

研究还提出若干待解问题：ATM激酶是否参与调控有丝分裂期的末端切除？WRN外切酶活性如何与DNA2协同？这些发现将推动对细胞周期检查点调控和癌症治疗研究的深入探索。