《Cancer Biology & Therapy》：DNA-PKcs and PARP1 at the interface between DNA damage responses and cGAS–STING signaling: context-dependent roles and therapeutic implications
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目的：探索DNA依赖性蛋白激酶催化亚基（DNA-PKcs）和聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1（PARP1）在DNA损伤修复（DDR）通路和环状GMP–AMP合酶–干扰素基因刺激因子（cGAS–STING）通路介导的免疫应答中的作用，并分析其抑制剂的治疗潜力。
方法：本
目的：探索DNA依赖性蛋白激酶催化亚基（DNA-PKcs）和聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1（PARP1）在DNA损伤修复（DDR）通路和环状GMP–AMP合酶–干扰素基因刺激因子（cGAS–STING）通路介导的免疫应答中的作用，并分析其抑制剂的治疗潜力。
方法：本文是一篇综述性文章，综合了关于DNA-PKcs和PARP1在DDR中的功能、它们对cGAS–STING通路的情境依赖性影响及其抑制剂治疗机制的最新研究成果。
结果：DNA-PKcs和PARP1是两种主要DDR机制的关键组分。除了其经典的修复功能外，这两个因子均显著调控cGAS–STING通路，后者是连接胞质DNA与I型干扰素应答的核心介质。
结论：DNA-PKcs和PARP1通过情境依赖性机制将基因组维持与先天免疫信号联系起来。靶向这些蛋白代表了调节cGAS–STING信号并改善疾病治疗的一种有前景的策略。
1. 引言
人体细胞每天经历约70,000次DNA损伤事件。为了维持基因组稳定性，细胞激活多种DNA损伤应答（DDR）通路，包括碱基切除修复（BER）、核苷酸切除修复（NER）、错配修复（MMR）、跨损伤DNA合成（TLS）、非同源末端连接（NHEJ）和同源重组（HR）。其中，DNA依赖性蛋白激酶催化亚基（DNA-PKcs）是NHEJ介导的双链断裂（DSB）修复的核心组分，而聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1（PARP1）在单链断裂修复（SSBR）中发挥关键作用，并通过感知和协调氧化性DNA损伤处理过程中产生的SSB中间体来促进BER。cGAS–STING通路是先天免疫应答至错误定位或胞质DNA的核心介质。证据表明，DNA-PKcs和PARP1通过不同的、情境依赖性的机制调节cGAS–STING信号。
2. DNA-PKcs与PARP1在DDR中的作用及相互作用
2.1. DNA-PKcs的结构及其在DDR中的作用
DNA-PKcs是磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）相关激酶（PIKK）家族成员，包含HEAT重复序列、FAT/FATC、FRB和激酶结构域。细胞主要通过HR或经典非同源末端连接（C-NHEJ）修复DSB。C-NHEJ通过平端连接修复DSB，需要Ku70/80、DNA-PKcs和DNA连接酶IV等因子的协同作用。DNA-PKcs还调节HR，通过磷酸化复制蛋白A（RPA），促进RPA与p53复合物的解离，使RPA更有效地结合单链DNA（ssDNA），并通过RAD51重组酶（RAD51）促进HR。此外，DNA-PKcs参与氧化应激反应和氧化还原稳态，并在复杂和簇状DNA损伤的处理中发挥作用。
2.2. PARP1的结构及其在DDR中的作用
PARP1包含四个结构域：N端DNA结合结构域（DBD）、BRCT结构域、WGR结构域和C端催化ART结构域。其最明确的DNA修复功能之一是作为SSBR的感受器和协调者。PARP1还在DSB修复中发挥作用，参与HR、c-NHEJ和替代非同源末端连接（alt-NHEJ）三种DSB修复通路。此外，PARP1在DNA甲基化、染色质重塑和转录激活等过程中也至关重要。
2.3. DNA-PKcs与PARP1在DDR中的相互作用
PARP1和DNA-PK可以在体外结合相似的DNA结构，并且可以相互修饰。DNA-PK可以磷酸化PARP而不影响其催化活性或DNA结合能力，而PARP可以对DNA-PKcs进行腺苷二磷酸核糖基化（PARylation）并独立于Ku70/80复合物激活它。两者之间的相互作用受多种因素调节，如Banf1、色氨酰tRNA合成酶（TrpRS）、GCN5和雄激素受体（AR）信号等。然而，这种相互作用并非总是保护性的，也可能导致不良的细胞结局，如复制灾难和放射抵抗。
3. DNA-PKcs在cGAS–STING研究中的作用
DNA-PK在cGAS–STING通路中具有双重且情境依赖性的作用。首先，DNA-PK作为负调控因子，可磷酸化cGAS，干扰其二聚化和激活，从而维持免疫稳态。其次，在病毒感染期间，DNA-PK发挥促进作用，通过磷酸化干扰素调节因子3（IRF3）促进其核滞留并限制其降解，从而支持干扰素（IFN）转录。此外，胞质DNA-PK作为一种DNA感受器，依赖于IRF3、TANK结合激酶1（TBK1）和STING触发下游I型IFN的转录。
4. PARP1在cGAS–STING研究中的作用
PARP1同样作为cGAS–STING通路的负调控因子。PARP1可以与cGAS相互作用。在病毒感染的DNA损伤下，活化的DNA-PK磷酸化PARP1并促使其转位到胞质，胞质PARP1随后对cGAS进行PARylation，抑制其进一步结合DNA和激活。STING也与PARP1密切相关，PARP1过表达与较少的cGAS和STING阳性细胞以及CD8+ T细胞浸润减少相关。PARP1介导的STING通路调节受多种因素影响，如含有Src同源2结构域的蛋白酪氨酸磷酸酶2（SHP2）、伪狂犬病病毒（PRV）和SIRT3等。
5. DNA-PK抑制剂与PARP抑制剂在cGAS–STING研究中的应用
5.1. DNA-PK抑制剂在cGAS–STING研究中的应用
越来越多的证据表明，DNA-PKcs抑制剂可通过激活cGAS–STING通路来调节先天免疫信号并增强抗肿瘤免疫。DNA-PKcs抑制剂NU7441与DNA损伤诱导剂阿霉素联合治疗，可损害DSB修复，增加胞质DNA，被cGAS识别，从而增强cGAS–STING依赖的I型IFN应答。DNA-PKcs抑制剂M3814增强了辐射诱导的癌细胞杀伤，诱导微核形成并促进cGAS-STING炎症通路的激活。
5.2. PARP抑制剂在cGAS–STING研究中的应用
PARP抑制剂可以抑制催化活性并在不同程度上将PARP1捕获在DNA上。由此产生的复制相关损伤可产生被cGAS识别的胞质双链DNA（dsDNA），从而激活cGAS–STING信号。例如，奥拉帕利（olaparib）在BCR/ABL1阳性的白血病细胞中诱导凋亡，他拉唑帕利（talazoparib）在多发性骨髓瘤中诱导免疫原性细胞死亡，尼拉帕利（niraparib）在卵巢癌中激活cGAS–STING信号并增加程序性细胞死亡配体1（PD-L1）表达。新型化合物如B3、4F-DDC、CN0和PN-Ola等也展现出通过激活cGAS–STING通路发挥抗肿瘤作用的潜力。
5.3. DNA-PKcs抑制剂与PARP抑制剂联合疗法在cGAS–STING研究中的应用
DNA-PKcs抑制剂AZD7648与PARP抑制剂联用，在临床前模型中抑制肿瘤细胞生长、增加凋亡并诱导肿瘤消退。奥拉帕利联合NU7441同时损害HR和NHEJ，可能在肝细胞癌（HCC）和鼻咽癌（NPC）中有效。然而，这种组合对cGAS–STING信号的影响尚不完全清楚，需要进一步研究。
6. 研究空白与关键争议
DNA-PKcs和PARP1抑制剂单独或联合使用已在临床前研究中显示出抗肿瘤活性，但对cGAS–STING信号是产生叠加、协同还是性质不同的效应仍不清楚。PARP抑制剂通过催化抑制和蛋白质捕获两种机制起作用，耐药性仍是主要挑战。开发克服耐药的药物是优先事项。
7. 结论：联合效应的前景
本综述提出一个统一的生物学模型，将不同类型的DNA损伤、DDR信号和先天免疫激活联系起来。靶向DDR为癌症免疫治疗提供了新的见解。DDR靶向疗法与免疫疗法的联合可能在具有同源重组缺陷（HRD）或BRCAness特征的肿瘤中最为有效。需要识别更多生物标志物来预测DNA-PKcs和PARP抑制剂的耐药性和治疗效果。总之，DNA-PKcs和PARP1通过多种直接和间接机制将复杂DNA损伤的应答与cGAS–STING依赖的免疫联系起来。治疗靶向是有前景的，但成功的转化需要情境特异性的生物标志物、清晰区分催化抑制与蛋白质捕获，以及对免疫激活和毒性的谨慎管理。
