《Biomolecules》：Oxidative RNA Damage Governs Efficiency and Fidelity of RNA-Guided DNA Base Damage Repair
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摘要：RNA对基因转录与蛋白质翻译至关重要，并参与介导DNA修复，包括RNA导向的DNA碱基损伤修复（RNA-guided DNA base damage repair）。目前尚不清楚RNA完整性是否可改变DNA修复并调控基因组稳定性。为此，研究人员探究了氧化
摘要：RNA对基因转录与蛋白质翻译至关重要，并参与介导DNA修复，包括RNA导向的DNA碱基损伤修复（RNA-guided DNA base damage repair）。目前尚不清楚RNA完整性是否可改变DNA修复并调控基因组稳定性。为此，研究人员探究了氧化性RNA损伤8-氧代鸟嘌呤（8-oxoG）与无碱基位点（AP site）对人DNA聚合酶在RNA-DNA杂交体上进行的RNA导向DNA合成及其保真性的影响，并阐明分子机制。结果显示，RNA模板上的8-oxoG抑制pol β的DNA合成，并通过促进pol β与pol η错误掺入不正确核苷酸及核糖核苷酸（ribonucleotide）而降低保真性；RNA AP位点完全消除pol β的DNA合成，并促使pol η在AP位点对面掺入dA。基于AlphaFold3的分子动力学模拟表明，RNA 8-oxoG与AP位点诱导RNA-DNA杂交底物发生独特构象变化，破坏pol β与pol η的底物互作，从而导致RNA导向的核苷酸错配。该研宄首次揭示RNA完整性通过R-loop上的RNA导向DNA修复调控基因组完整性的新作用。
论文解读：氧化RNA损伤对RNA导向DNA修复的调控机制
研究背景与问题提出
RNA不仅是遗传信息载体，还可作为模板参与逆转录、端粒延长、病毒扩增及双链断裂修复等过程。近年研究发现，RNA能通过R-loop中的RNA-DNA杂交体（RNA-DNA hybrid，即新生RNA与模板DNA形成的三链结构）引导DNA聚合酶完成碱基损伤修复。然而，RNA比DNA更易受活性氧（reactive oxygen species, ROS）攻击，常发生氧化损伤，典型产物为8-氧代鸟嘌呤（8-oxoG）与无碱基位点（AP site，apurinic/apyrimidinic site）。既往研究多关注胞质RNA损伤对翻译的影响，而核内R-loop中RNA损伤是否会改变RNA导向DNA修复的效率与保真性，此前并不清楚。若氧化RNA损伤可误导修复聚合酶，将可能引发错配、单链断裂积累与基因组不稳定，因此亟需揭示其分子后果。
研究人员以人源修复聚合酶pol β、跨损伤合成聚合酶pol η等为核心对象，在体外构建含单/双8-oxoG或AP位点的RNA模板与DNA缺口底物，系统分析合成效率、保真性、核糖核苷酸掺入及结构机制，证明RNA完整性直接决定RNA导向修复的精度，并阐明构象扭曲导致误掺的新模型。
主要关键技术方法
研究采用固相合成制备含8-oxoG或AP位点的RNA寡核苷酸，组装不同缺口位置的RNA-DNA杂交底物；利用放射标记引物与变性聚丙烯酰胺凝胶定量聚合酶缺口填充与错配掺入；通过稳态动力学获取催化效率参数；借助AlphaFold3构建pol β/pol η-底物三元复合物模型，并以CHARMM36m力场进行500 ns分子动力学模拟（MD），分析氢键占用、底物弯曲及催化距离动态变化。
研究结果
3.1 RNA碱基损伤调控pol β与pol η的RNA导向缺口填充合成
通过在1 nt/2 nt缺口底物上比较多种聚合酶，发现单个8-oxoG对pol β、pol η整体合成活性影响较小，而AP位点几乎完全抑制pol β，并大幅削弱pol η；多个相邻8-oxoG则使pol β停滞于单核苷酸掺入，造成缺口积累。
3.2 RNA损伤促进pol β与pol η的RNA导向核苷酸误掺
在仅提供单一dNTP条件下，8-oxoG使pol β优先形成8-oxoG:dA错配，催化效率高于正确dC配对；pol η也产生多核苷酸错配与过渡/颠换倾向。动力学显示pol η保真性下降约3.6倍。
3.3 RNA损伤促进pol η的RNA导向核糖核苷酸掺入
pol β不掺入rNTP；pol η可有效将rC掺入DNA，8-oxoG存在时仍保留该能力，并伴少量8-oxoG:rA错配，提示氧化RNA损伤增加基因组核糖核苷酸负荷。
3.4 RNA AP位点抑制pol η核苷酸掺入并改变其保真性
AP位点阻断pol β合成，但pol η仍可少量延伸，优先掺入dA，其余三核苷酸低频掺入，说明AP位点诱导非选择性错配。
3.5 RNA损伤改变杂交底物与聚合酶构象以调控合成
MD模拟表明：8-oxoG使下游引物弯折，破坏pol β对dCTP的配对定位，却稳定8-oxoG(syn):dATP的Hoogsteen配对；AP位点打乱上游杂交螺旋，使pol β催化距离超过10 ?而失活，pol η则借碱基堆积维持3.5–6 ?距离但活性降低。
讨论与结论翻译
讨论指出，该研究首次证明核内RNA氧化损伤可通过R-loop削弱RNA导向修复的效率与保真性，造成GC→AT颠换、缺口残留与核糖核苷酸嵌入，长期可能影响基因组稳定，并对CRISPR/Cas9等依赖引导RNA的基因组编辑疗法具有潜在风险。
结论部分翻译：本研究揭示了RNA完整性在R-loop的RNA-DNA杂交体上调控pol β与pol ηRNA导向DNA合成活性与保真性的关键作用；表明氧化性RNA损伤可通过促进核糖核苷酸掺入破坏基因组完整性；提示RNA损伤经R-loop对基因组稳定的不利影响可在细胞内延续，并可能影响疾病发生发展与治疗。
论文核心机制已经明确，接下来可以选择一个方向继续深入：
