01?背? 景

WRN是一種約162 KDa的蛋白，屬于人類RECQ解旋酶家族的五個(gè)成員之一。

WRN由一個(gè)N-末端外切酶結(jié)構(gòu)域、一個(gè)螺旋酶結(jié)構(gòu)域（包括一個(gè)ATP酶和一個(gè)DNA結(jié)合的RecQ C-末端結(jié)構(gòu)域）、一個(gè)蛋白質(zhì)相互作用的HRDC（螺旋酶和核糖核酸酶D C-末端）結(jié)構(gòu)域和一個(gè)位于C-末端的核定位信號(hào)組成。

WRN外切酶在3'到5'的方向上起作用。WRN螺旋酶能夠解開DNA雙鏈，至少具有10個(gè)核苷酸的3'或5'單鏈DNA突出，并且對(duì)于定位到端粒損傷部位是必要的。HRDC結(jié)構(gòu)域結(jié)合DNA，并且對(duì)于招募WRN到雙鏈DNA斷裂部位至關(guān)重要。在RecQ和HRDC結(jié)構(gòu)域之間的區(qū)域賦予WRN使單鏈DNA重結(jié)合的能力。C-末端核定位信號(hào)的突變導(dǎo)致WRN被導(dǎo)向核仁而不是細(xì)胞核。

WRN在DNA修復(fù)相關(guān)的基因組穩(wěn)定性（DNA編輯、復(fù)制、DNA末端處理和切換修復(fù)過程）中發(fā)揮多方面的作用。

02?WRN的作用

WRN解旋酶在DNA復(fù)制叉穩(wěn)定性維持中的作用

螺旋酶和外切酶結(jié)構(gòu)域可以單獨(dú)或協(xié)同作用于各種DNA底物，如雙鏈DNA斷裂、DNA雙鏈、復(fù)制叉、霍利戴聯(lián)結(jié)和G-四鏈體。WRN可以通過經(jīng)典非同源修復(fù)連接、同源重組修復(fù)或交替非同源修復(fù)連接來(lái)穩(wěn)定復(fù)制叉和修復(fù)雙鏈DNA斷裂。

WRN在DSB修復(fù)中的c-NHEJ vs alt-NHEJ和NHEJ vs HR修復(fù)選擇的作用

WRN與各種關(guān)鍵蛋白相互作用，參與途徑切換，形成臨時(shí)動(dòng)態(tài)的亞復(fù)合物，選擇修復(fù)過程。

在c-NHEJ途徑中，WRN與KU70/80異二聚體相互作用，刺激其外切酶活性，從而參與DSB修復(fù)的過程。

WRN的催化活性對(duì)刺激c-NHEJ至關(guān)重要，而非酶性WRN則抑制MRE11-CTIP介導(dǎo)的alt-NHEJ。

WRN偏好NHEJ，特別是在G1期，通過抑制MRE11和CTIP對(duì)DSB位點(diǎn)的招募來(lái)實(shí)現(xiàn)。相反，依賴于細(xì)胞周期依賴性激酶1（CDK1）磷酸化WRN的絲氨酸-1133位點(diǎn)，可以在S期和G2期調(diào)控MRE11對(duì)DSB位點(diǎn)的招募，從而在HRR和NHEJ之間切換修復(fù)過程。

WRN在基因組維護(hù)和DNA G-四聯(lián)體結(jié)構(gòu)中的調(diào)控作用

基因組DNA的鳥嘌呤富集區(qū)會(huì)形成異常的G-四聯(lián)體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)和非B形式的DNA結(jié)構(gòu)和易損位點(diǎn)也對(duì)復(fù)制和轉(zhuǎn)錄機(jī)制構(gòu)成了阻礙。WRN和Pol δ形成一個(gè)校對(duì)復(fù)合物，主要幫助解除非B形式的DNA結(jié)構(gòu)并處理不匹配的3'末端。在易損位點(diǎn)中，特別是發(fā)夾結(jié)構(gòu)和微衛(wèi)星區(qū)域，WRN解旋酶活性促進(jìn)了DNA pol δ的持續(xù)活性。

WRN和Pol δ的關(guān)聯(lián)在滯后鏈上維持復(fù)制保真性方面起著關(guān)鍵作用。此外，WRN解旋酶通過促進(jìn)DNA pol δ催化的DNA合成并防止微衛(wèi)星區(qū)域擴(kuò)展或收縮，有助于大型（CTG）n重復(fù)的發(fā)夾修復(fù)，防止出現(xiàn)基因組不穩(wěn)定性。

WRN在端粒維護(hù)和衰老中的作用

WRN與shelterin復(fù)合物的原件結(jié)合，以確保端粒的完整性，并且與PAR化的TRF1一起修復(fù)端粒的氧化損傷。

WRN在轉(zhuǎn)錄和RNA代謝中的作用

WRN在復(fù)制應(yīng)激下激活A(yù)TR/CHK1和ATM信號(hào)通路，ATR/CHK1通路調(diào)節(jié)Ddx19 RNA解旋酶，負(fù)責(zé)清除由復(fù)制-轉(zhuǎn)錄沖突產(chǎn)生的R-loop。然而，WRN缺乏細(xì)胞中的ATR/CHK1通路受損，導(dǎo)致Ddx19核定位受到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致R-loop清除缺陷。

在輕度復(fù)制應(yīng)激下，WRN缺乏細(xì)胞中通過DSB誘導(dǎo)的ATM激活來(lái)抑制與R-loop相關(guān)的基因組不穩(wěn)定性。

腫瘤基因誘導(dǎo)的復(fù)制應(yīng)激會(huì)觸發(fā)轉(zhuǎn)錄-復(fù)制沖突，進(jìn)而與基因組不穩(wěn)定性相關(guān)。WRN對(duì)RNA聚合酶I/II介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄有影響，即WRN缺乏細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄水平降低。

WRN在衰老和自噬中的作用

在與年齡相關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和自噬領(lǐng)域，WRN對(duì)于轉(zhuǎn)錄煙酰胺核苷酸腺苷轉(zhuǎn)移酶I和產(chǎn)生細(xì)胞NAD+是必需的。WRN還誘導(dǎo)關(guān)鍵的自噬蛋白，如BECLIN-1、ATG5和LC3II的產(chǎn)生，這些蛋白負(fù)責(zé)啟動(dòng)自噬并減緩衰老。

03?WRN與合成致死

WRN是高M(jìn)SI腫瘤的合成致死靶點(diǎn)

在具有高微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（microsatellite instability，MSI）的腫瘤細(xì)胞系中，敲除WRN基因或耗竭WRN蛋白會(huì)導(dǎo)致合成致死。

WRN的合成致死相互作用與MMR（DNA mismatch repair）缺陷特異相關(guān)。由于缺陷的MMR系統(tǒng)，這些癌細(xì)胞表現(xiàn)出高度的MSI，即DNA中微衛(wèi)星重復(fù)序列的頻繁變異。

WRN的缺失導(dǎo)致這些癌細(xì)胞中的基因組不穩(wěn)定性、細(xì)胞周期阻滯、DNA雙鏈斷裂等，最終導(dǎo)致癌細(xì)胞的死亡。

從機(jī)制上看，結(jié)構(gòu)特異性核酸內(nèi)切酶亞復(fù)合物MUS81-EME1和支架蛋白SLX4的蛋白質(zhì)復(fù)合物是造成高M(jìn)SI細(xì)胞（TA）重復(fù)序列周圍雙鏈DNA斷裂的主要原因。基因組區(qū)域中產(chǎn)生非B型DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)的（TA）重復(fù)基因座周圍停滯復(fù)制叉的檢測(cè)，這觸發(fā)了基于磷酸化激活的檢查點(diǎn)激酶ATR活化，其隨后招募WRN通過其解旋酶活性來(lái)解決停滯叉。值得注意的是，（TA）重復(fù)區(qū)在高M(jìn)SI細(xì)胞中重復(fù)擴(kuò)增，導(dǎo)致非B型DNA結(jié)構(gòu)在整個(gè)基因組中的積累，從而解釋了WRN在這些細(xì)胞中的重要性。

臨床前研究證實(shí)了WRN作為dMMR/MSI-H結(jié)直腸癌腫瘤中的合成致死靶點(diǎn)，可以作為單藥或與靶向藥物、化療或免疫療法聯(lián)合治療的潛在治療方法。

因此，通過針對(duì)WRN的治療，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MSI癌細(xì)胞的選擇性殺傷，為個(gè)性化治療提供了可能。

WRN的其他合成致死相互作用

WRN與MUS81顯示出SL相互作用。在缺乏WRN的情況下，復(fù)制叉崩解會(huì)激活MUS81，MUS81會(huì)切割崩解的叉，從而產(chǎn)生雙鏈斷裂。MUS81在受阻的叉上產(chǎn)生的DSBs會(huì)啟動(dòng)Rad51介導(dǎo)的重組作用，導(dǎo)致復(fù)制重啟，以犧牲基因組穩(wěn)定性為代價(jià)確保細(xì)胞的生存能力。因此，WRN與MUS81表現(xiàn)出合成致死相互作用。

WRN可能在腫瘤基因誘導(dǎo)的復(fù)制應(yīng)激期間解決異常的DNA結(jié)構(gòu)。WRN的下調(diào)導(dǎo)致CFSs處過多的染色體斷裂和細(xì)胞死亡。

在缺乏WRN的情況下，Rad51招募到崩解的復(fù)制叉中至關(guān)重要。此外，WRN在恢復(fù)暫停的復(fù)制叉過程中與組蛋白去乙?；窰DAC1和HDAC2的相互作用。WRN和HDAC1可能以并行途徑招募Rad51來(lái)恢復(fù)暫停的復(fù)制叉。因此，WRN和Rad51也顯示出合成致死相互作用。

最近的研究表明，WRN通過對(duì)CHK1-p38-MAPK軸對(duì)HRR進(jìn)行調(diào)控，使WRN缺陷細(xì)胞對(duì)IR表現(xiàn)出高敏感性。

在體內(nèi)， IR治療與CHK1抑制劑聯(lián)合應(yīng)用對(duì)WRN缺陷的黑色素瘤腫瘤的生長(zhǎng)具有強(qiáng)大的協(xié)同抑制作用。這表明，對(duì)WRN缺陷的腫瘤癥患者進(jìn)行放射治療可能會(huì)增強(qiáng)治療反應(yīng)。

04?WRN抑制劑

目前多種WRN抑制劑正在開放當(dāng)中，其中NSC19630和NSC617145最具代表性。

NSC19630抑制WRN的解旋酶活性，導(dǎo)致復(fù)制應(yīng)激相關(guān)的DNA損傷增加。此外，WRN缺陷與拓?fù)洚悩?gòu)酶I的抑制劑表現(xiàn)出協(xié)同作用，因此與亞致死劑量的拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑topotecan聯(lián)合使用可導(dǎo)致細(xì)胞死亡增加。最近的研究表明，NSC19630以一種依賴于caspase-9的、與p53無(wú)關(guān)的方式誘導(dǎo)正常人上皮細(xì)胞和原代間充質(zhì)細(xì)胞的凋亡和急性細(xì)胞毒性。

NSC617145通過抑制WRN解旋酶在攜帶Fanconi貧血（FA）通路缺陷的細(xì)胞中誘導(dǎo)DSB和染色體異常。NSC617145通過抑制WRN導(dǎo)致FA缺陷細(xì)胞中HR的廢除并誘導(dǎo)NHEJ，對(duì)FA缺陷細(xì)胞中的交鏈修復(fù)發(fā)揮重要作用。

?05 展 望

WRN螺旋酶在微衛(wèi)星不穩(wěn)定性癌癥中具有重要的作用，是潛在的選擇性殺傷治療靶點(diǎn)。MSI癌細(xì)胞依賴于WRN螺旋酶活性來(lái)處理由于MMR缺陷引起的有害DNA損傷。

目前的研究表明，WRN-MSI的SL相互作用可能涉及復(fù)雜的DNA結(jié)構(gòu)代謝和其他尚未完全理解的分子機(jī)制。進(jìn)一步的研究將有助于深入了解WRN-MSI的SL相互作用，并為開發(fā)針對(duì)微衛(wèi)星不穩(wěn)定性癌癥的靶向治療策略提供基礎(chǔ)。

06?WRN Helicase Activity Assay Kit

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試劑盒檢測(cè)原理

?DNA探針一條鏈與TAMRA（四甲基羅丹明）熒光團(tuán)集合，在另一條鏈與BHQ（猝滅劑）結(jié)合，DNA為雙鏈時(shí)BHQ由于靠近TAMRA， TAMRA熒光被淬滅。由于WRN可解開DNA探針使兩條鏈分離，釋放TAMRA熒光。因此，WRN活性和TAMRA熒光強(qiáng)度有關(guān)。

編譯自：

1.?Datta A, Brosh Jr R M. New insights into DNA helicases as druggable targets for cancer therapy[J]. Frontiers in molecular biosciences, 2018, 5: 59.

2. Gupta P, Majumdar A G, Patro B S. Enigmatic role of WRN-RECQL helicase in DNA repair and its implications in cancer[J]. J. Transl. Genet. Genom, 2022, 6: 147-156.

3. Morales-Juarez D A, Jackson S P. Clinical prospects of WRN inhibition as a treatment for MSI tumours[J]. npj Precision Oncology, 2022, 6(1): 85.

4.?Datta A, Dhar S, Awate S, et al. Synthetic lethal interactions of RECQ helicases[J]. Trends in cancer, 2021, 7(2): 146-161.