? ? ? HR和BIR在初始階段相似的end resection和homology search過程，同時BIR的高突變率的特性（詳見上篇），使得細胞如何在兩者之間進行取舍，尤其是抑制BIR的發(fā)生，便顯得十分重要了。上篇提到BIR的在哺乳動物細胞中的生理功能比較有限，我們便來簡要了解一下這些BIR適用的特殊情況，然后討論HR-BIR的調(diào)控機制。

????? 第一種情況是崩潰復制叉重啟（collapsed replication fork restart）。在正常的S期DNA復制中，復制叉受到壓力（replication stress）后會趨漸停滯（fork stalling），進而增加了崩潰的概率（圖1）。酵母和哺乳動物細胞中的發(fā)現(xiàn)都表明了BIR復制叉組分POLD在崩潰后重啟中不可或缺的作用（Miyabe et al. 2015, Costantino et al. 2013, Sotiriou et al. 2016）,有趣的是RAD52被發(fā)現(xiàn)在此種情況下也是必要的。RAD52作為在原核細胞中輔助RAD51 filament形成的必要蛋白，其主要功能在真核生物中已被BRCA2-PALB2通路所替代；盡管某些特殊修復通路如single strand annealing（SSA）仍需要RAD52的參與，但其缺陷并不影響細胞的生存。不限于復制叉重啟這一過程，RAD52在后面其他幾個BIR參與的過程中也被證明是必要的，這可能暗示RAD52在BIR通路中有著普適性的功能。復制叉崩潰后，細胞可能會短暫的使用BIR重組復制叉，然后快速的轉(zhuǎn)換回到正常復制的通路，以免造成不必要的基因突變（Mayle et al. 2015）。

（1）Kramaraet et al. 2018 復制壓力造成復制叉停滯甚至崩潰，主要來源包括模板損傷，模板存在二級結(jié)構(gòu)，癌基因（oncogene）過表達，DNA合成原料不足等。

????? 第二種情況是CFS位點的MiDAS。CFS位點是一類存在于基因組當中的特殊序列，通常會伴隨有DNA二級結(jié)構(gòu)或者R-loop的產(chǎn)生，易于在復制壓力下斷裂。這類位點會在S期完成后仍表現(xiàn)處DNA合成活性（Minocherhomji et al. 2015），區(qū)別于S期細胞整體規(guī)模上的DNA合成，此類發(fā)生在有絲分裂前期的DNA合成現(xiàn)象便是MiDAS。MiDAS被用來修復CFS位點處發(fā)生的DNA損傷，表現(xiàn)出類似BIR通路的特征，即依賴于聚合酶POLD和解旋酶PIF1以及RAD52（Li et al. 2021）。最近的一項研究發(fā)現(xiàn)BRCA2缺陷也能激活MiDAS通路，不過不同于CFS位點處的機制：BRCA2缺失導致R-loop累積，進而引起轉(zhuǎn)錄—復制沖突（transcription-replication conflicts, TRCs），而后造成的損傷將會持續(xù)至有絲分裂中被MiDAS修復（Groelly et al. 2022）。值得一提的是，MiDAS似乎并不需要傳統(tǒng)HR通路中的蛋白參與，如重組酶RAD51，BRCA2等。

（2）wikipedia telomerase?page

????? 最后一種情況是在端粒（telomere）上重組。端粒位于染色體的兩端，由于正常DNA復制不能完整的保留端粒末端重復序列，每一輪細胞分裂便會伴隨著端粒的磨損，于是其長度被認為是限制細胞增殖及細胞衰老的標志之一。有些癌細胞能夠克服端粒磨損而成為永生化細胞系，其一途徑是表達一種特殊的端粒酶（telomerase），另一途徑便是利用ALT這種修復通路。端粒酶是一種逆轉(zhuǎn)錄酶（reverse transcriptase, RT）與RNA模板的組成的復合物，結(jié)合到端粒末端的3’末端單鏈DNA后通過逆轉(zhuǎn)錄用RNA模板延長序列（圖2）。大部分癌細胞會通過表達端粒酶來獲得永生，但有一小部分例外走向了另一條路，即ALT(圖3A)。關(guān)于ALT通路的研究成果十分多樣（說啥的都有），但總體上都確認了POLD聚合酶的必要性，主要矛盾點在于RAD52和RAD51是否參與了ALT。RAD52作為介導SSA的主要蛋白，其本身便具有結(jié)合ssDNA并促進鏈愈合的能力，所以理論上RAD52參與的ALT可以繞過RAD51來啟動修復形成D-loop，就像在MiDAS中一樣；但部分研究發(fā)現(xiàn)RAD52的缺失會激活另一條ALT（alternative ALT， alt ALT）(Zhang et al. 2019)，此時一些經(jīng)典修復通路中成員如解旋酶BLM和RAD51變得不可或缺了（Sobinoff et al. 2017）。在需要用其他染色體作為模板來延長端粒時，由于需要在較大范圍內(nèi)搜尋同源序列，RAD51也是必要的（Cho et al. 2014）。ALT使用的模板非常多樣（圖3B），既可以利用自身的重復序列，也可以使用姐妹染色單體，還可以使用同源染色體，甚至還有一種基因組外的C-circle（Henson et al. 2009）,這種模板上的多樣性可能也對應了觀察到現(xiàn)象的不同。

（3）wikipedia Alternative Lengthening of Telomeres page

????? 以上即為BIR通路在細胞中的應用，下篇我們來講講細胞如何調(diào)控BIR的發(fā)生，主要是限制作用。

（頭圖是扎我的仙人掌，摔在仙人掌上確實不是什么很好的體驗0.0）