酵母中首次发现的PARP同源物Py11p在端粒维持中的功能表征与机制研究

本研究首次在子囊菌酵母中鉴定出功能性PARP（Poly (ADP-ribose) polymerase）蛋白Py11p，揭示其通过PARylation修饰YKu70/80复合体调控端粒解离的分子机制。研究人员通过基因缺失、体外PARylation实验和染色质免疫沉淀等技术，证实Py11p在端粒酶缺失条件下促进细胞适应性，为理解真核生物端粒维持的进化多样性提供了新视角。

　　

在真核生物中，端粒作为染色体末端的保护帽，其维持机制高度保守却又存在物种特异性。传统观点认为子囊菌酵母（如酿酒酵母）缺乏PARP（Poly (ADP-ribose) polymerase）这类通过ADP-核糖基化（PARylation）调控DNA修复的关键酶。然而，这项发表在《Nucleic Acids Research》的研究颠覆了认知——在解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）中首次发现功能性PARP同源物Py11p，并揭示其在端粒动态调控中的独特作用。

研究背景充满矛盾点：尽管PARP在哺乳动物端粒维持中作用明确（如PARP1调控TRF1解离），但主流酵母模型却未见报道。更引人深思的是，端粒酶缺失的Y. lipolytica突变体（Δter）表现出反常的快速端粒丢失却不伴随衰老危机，暗示存在未知的补偿机制。前期转录组数据中YALI0C17061g（后命名PYL1）的异常表达，成为解开谜题的关键线索。

为系统解析PYL1功能，研究团队采用多学科技术联用策略：通过RT-qPCR验证PYL1在Δter和Δest2（端粒酶催化亚基缺失）中的表达上调；利用Af1521-宏结构域亲和富集结合质谱鉴定PARylation靶点；重组蛋白体外PARylation实验证实Py11p的自修饰和YKu70/80修饰活性；染色质免疫沉淀（ChIP）揭示PYL1过表达导致YKu80端粒解离；生物信息学筛查42种子囊菌酵母中的PARP同源物。

研究结果层层递进：

1. 1.

   PYL1编码功能性PARP

   结构分析显示Py11p含WGR DNA结合域和保守的ARTD催化域（H⁴⁷⁰-Y⁵⁰⁵-E⁵⁷⁶）。免疫印迹证实Δter中PARylation水平升高2.4倍，且可被抑制剂6(5H)-phenanthridinone（PHE）完全抑制。异源表达实验证明Py11p能在酿酒酵母中诱导PARylation。

2. 2.

   YKu70/80是主要PARylation靶点

   质谱鉴定出16个Δter特异的PARylation蛋白，其中YKu70/80复合体丰度最高。体外实验显示重组Py11p可PARylation修饰YKu70/80，经PARG（poly (ADP-ribose) glycohydrolase）和蛇毒磷酸二酯酶（SVP）处理验证修饰链性质。

3. 3.

   PARylation调控端粒结合动态

   ChIP-dot blot实验显示PYL1过表达使YKu80端粒结合率降低60%。值得注意的是，这种调控具有特异性——体外EMSA表明PARylation不直接影响YKu70/80的DNA结合能力，暗示存在中间因子介导解离。

4. 4.

   进化分布的特殊性

   系统发育分析在42种酵母中发现PARP同源物，主要分布于Dipodascales等基部分支。但仅Candida hispaniensis同时存在ARH3（ADP-ribosylhydrolase 3）同源物，提示多数酵母可能采用未知的去PARylation机制。

结论部分指出，Py11p代表了一类新型酵母PARP，其通过动态修饰YKu70/80影响端粒保护与复制。这种机制不同于哺乳动物的Tankyrase-PARP1双通路模式，也区别于酿酒酵母的Ku-TLC1直接互作模型。特别值得注意的是，ΔterΔpyl1双突变体的生长缺陷说明PARylation在端粒酶缺失早期发挥缓冲作用，这与ALT（alternative lengthening of telomeres）癌细胞中PARP1的功能存在有趣平行。

该研究的意义在于：①填补了酵母PARP研究的空白，扩展了对ADP-核糖基化进化历程的认识；②为理解端粒维持机制的多样性提供新范式；③揭示YKu70/80修饰状态可能作为端粒调控的"分子开关"。未来研究可聚焦PARylation如何协调端粒酶依赖与非依赖途径的转换，以及这一过程在真菌致病性中的潜在作用。