MAEA基因变异通过破坏DNA复制叉稳定性导致人类发育异常的分子机制研究

为解决DNA复制压力(RS)引发的基因组不稳定性和发育障碍问题，研究人员通过E3泛素连接酶筛选发现MAEA作为HR通路调控因子，揭示其通过介导Ku80泛素化促进RAD51招募至停滞复制叉(RFs)，从而维持基因组稳定性。该研究首次将MAEA缺陷与多系统发育异常(小头畸形、颅面畸形等)相关联，为理解复制叉保护机制及发育疾病提供新视角。

　　

在细胞生命活动中，DNA复制过程常面临各种压力导致复制叉停滞甚至崩溃，这种复制压力(Replication Stress, RS)会威胁基因组稳定性，进而引发癌症、早衰和发育异常等疾病。同源重组(Homologous Recombination, HR)是修复停滞复制叉的关键途径，但调控这一过程的分子机制仍有诸多未解之谜。尤其令人困惑的是，某些发育障碍患者存在未知的DNA修复缺陷，其分子病因亟待阐明。

为探索这一问题，研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表的最新研究中，通过系统性筛选E3泛素连接酶，意外发现巨噬细胞-红系附着蛋白(MAEA)——CTLH E3泛素连接酶复合体的核心组分，竟是HR通路的新型调控因子。研究人员运用CRISPR-Cas9基因编辑构建MAEA敲除细胞系，结合DNA纤维分析、免疫荧光染色、SIRF（原位复制叉蛋白检测）和iPOND（新生DNA分离）等技术，揭示MAEA通过泛素化修饰Ku80蛋白，促使其从复制叉末端解离，从而为RAD51的装载创造条件。

研究结果部分呈现了以下重要发现：

MAEA通过促进HR维护基因组稳定

通过DR-GFP报告系统证实MAEA缺失使HR效率降低40%，且对PARP抑制剂奥拉帕尼敏感度增加5倍。DNA纤维实验显示MAEA敲除细胞中自发停滞的复制叉增加2.3倍，证明其在基础复制中的监护作用。

MAEA富集于复制叉并调控检查点激活

iPOND实验捕获到MAEA与PCNA、MCM解旋酶等复制机器成分共定位。在羟基脲(HU)处理下，MAEA缺陷细胞中ATR-CHK1信号通路激活受损，尽管RPA包裹的单链DNA增加1.8倍，提示其独立于DNA末端的检查点调控功能。

MAEA拮抗EXO1介导的过度切除

不同于BRCA2依赖MRE11的经典路径，MAEA缺失导致的复制叉降解可被EXO1敲除特异性挽救。有趣的是，拓扑异构酶抑制剂CPT诱导的降解依赖CtIP/MRE11，而HU则通过EXO1发挥作用，揭示损伤类型特异性的调控机制。

致病突变体功能验证

对患者中发现的R34C、E349G等MAEA变异体进行建模，AlphaFold3预测这些突变破坏泛素转移界面。功能实验显示这些突变体均无法挽救MAEA敲除细胞的复制叉保护缺陷，其中M396R变异还导致蛋白稳定性降低60%。

这项研究首次确立MAEA作为复制叉稳定性的核心守卫者，其通过双重机制发挥作用：一方面通过E3泛素连接酶活性清除阻碍HR的Ku80，另一方面抑制EXO1的核酸酶活性防止复制叉过度降解。更重要的是，研究将MAEA缺陷与人类发育障碍直接关联，为这类疾病的分子诊断提供新靶点。从转化医学角度看，MAEA调控通路的发现不仅拓展了DNA损伤应答网络的认知，还为开发针对复制叉保护机制的抗癌药物提供新思路。正如作者在讨论中指出，神经前体细胞等快速增殖组织对复制压力尤为敏感，这可能是MAEA突变患者呈现小头畸形等神经发育缺陷的关键原因。该研究为理解基因组稳定性与发育过程的精密调控开辟了新视角。