當(dāng)DNA雙鏈斷裂（DSB）時(shí)，哺乳動物細(xì)胞有兩種主要的修復(fù)途徑：同源重組(HR)和非同源末端連接(NHEJ)。BRCA1和53BP1分別是HR和NHEJ的兩個(gè)關(guān)鍵因子，能在受損染色質(zhì)上形成獨(dú)特且互斥的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)域。最近的研究表明53BP1可以形成與拓?fù)湎嚓P(guān)結(jié)構(gòu)域(TADs)高度重疊的納米結(jié)構(gòu)域(NDs)，然后成熟為更高階的微結(jié)構(gòu)域(MD)，在物理和功能上限制BRCA1。重要的是，53BP1-MD高階結(jié)構(gòu)的缺失導(dǎo)致BRCA1擴(kuò)散，這可能導(dǎo)致DNA斷端的過度切除和基因組不穩(wěn)定。然而，53BP1如何在DSB誘導(dǎo)后組織成MD，以及這是否是一個(gè)積極調(diào)控的過程目前尚不清楚。

近期，同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院袁健教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國梅奧醫(yī)學(xué)中心樓振昆團(tuán)隊(duì)在“Molecular Cell，IF 19.328”上發(fā)表文章“SLFN5-mediated chromatin dynamics sculpt higher-order DNA repair topology”報(bào)道了SLFN5是53BP1在DSB處高階拓?fù)渑帕械囊粋€(gè)關(guān)鍵因素，SLFN5與53BP1染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域結(jié)合，通過在DSB處驅(qū)動受損染色質(zhì)動力學(xué)來組裝更高階染色質(zhì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以保障基因組的穩(wěn)定性。

研究所用慢病毒干擾載體
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1.?SLFN5在調(diào)節(jié)53BP1依賴的DSB修復(fù)中發(fā)揮作用

53BP1在DSB修復(fù)中的功能與NHEJ、端粒融合、類別轉(zhuǎn)換重組(CSR)和聚腺苷二磷酸核糖聚合酶抑制(PARPi)反應(yīng)有關(guān)，SLFN5與53BP1存在相互作用，且相互作用網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到其他NHEJ因子。作者分別研究了SLFN5在端粒融合，CSR和PARPi中的作用：發(fā)現(xiàn)SLFN5缺陷導(dǎo)致Trf2-KO誘導(dǎo)的端粒融合顯著抑制，且SLFN5和53BP1在調(diào)節(jié)Trf2-KO誘導(dǎo)的端粒融合方面存在遺傳上的互作性；Slfn5敲除阻礙了脾B淋巴細(xì)胞向IgG1、IgE、IgG2b和IgG3的類轉(zhuǎn)換，表明Slfn5缺乏導(dǎo)致CSR受損；與53BP1一樣，在BRCA1缺陷的癌癥中，SLFN5的缺失通過HR的恢復(fù)賦予PARPi耐藥。SLFN5對端粒融合、CSR和PARPi反應(yīng)的影響，提示SLFN5在53BP1依賴的DSB修復(fù)中發(fā)揮作用。

圖1.?SLFN5促進(jìn)端粒介導(dǎo)的融合

2. SLFN5在DSB位點(diǎn)積累并在53BP1下游發(fā)揮功能

SLFN5缺失導(dǎo)致HR增加，NHEJ減少，而不影響細(xì)胞周期，表明SLFN5在調(diào)節(jié)HR與NHEJ的平衡方面發(fā)揮了作用。為了研究SLFN5如何促進(jìn)NHEJ，作者評估了它的定位，發(fā)現(xiàn)SLFN5定位于FokI（核酸酶）生成的DSB位點(diǎn)。為了確定SLFN5是否以53BP1依賴的方式定位到DSB，作者構(gòu)建了53BP1缺失細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)SLFN5向DSB位點(diǎn)的募集顯著減少，但SLFN5的耗盡并不影響53BP1向DSB的募集，表明SLFN5向DSB位點(diǎn)的募集需要53BP1。SLFN5的缺失顯著促進(jìn)了BRCA1在DSB中的募集，當(dāng)SLFN5耗盡時(shí)，BRCA1在DNA損傷部位的聚焦強(qiáng)度增強(qiáng)?？紤]到SLFN5和53BP1促進(jìn)NHEJ同時(shí)抑制HR, SLFN5缺失細(xì)胞中較高的BRCA1強(qiáng)度很可能是由于53BP1通路的缺陷。

圖2 SLFN5在DSB位點(diǎn)積累并在53BP1下游發(fā)揮功能

3. SLFN5調(diào)節(jié)53BP1的高階拓?fù)渑帕?/strong>

作者發(fā)現(xiàn)SLFN5的缺失導(dǎo)致53BP1-MD拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的破壞，表現(xiàn)為異常無序的53BP1-NDs。53BP1-MDs的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定量結(jié)果也顯示，SLFN5的敲除顯著增加了53BP1-MDs的平均寬度和異常分布，表明SLFN5是53BP1-MDs拓?fù)渑帕兴匦璧?。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)SLFN5定位于53BP1-MD跨越環(huán)型的界面和邊界，重要的是SLFN5的動力學(xué)募集與53BP1相似，在DNA斷裂后早期可檢測到，這表明，SLFN5調(diào)控53BP1-MD組裝的起始步驟。同時(shí)SLFN5缺失導(dǎo)致功能失調(diào)端粒上53BP1-MD的拓?fù)淦茐?，表明SLFN5在DSB和去保護(hù)端粒的53BP1-MD的高階染色質(zhì)組裝中起作用。

圖3?SLFN5調(diào)控53BP1的高階染色質(zhì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

4. SLFN5通過53BP1調(diào)節(jié)受損染色質(zhì)遷移

為了研究SLFN5如何調(diào)節(jié)53BP1的功能，作者研究53BP1與SLFN5相互作用的結(jié)構(gòu)域，發(fā)現(xiàn)損害53BP1介導(dǎo)的染色質(zhì)遷移的突變體(DMob)和53BP1寡聚受損的突變體(DCore)，顯著降低了53BP1和SLFN5之間的相互作用，表明SLFN5與53BP1的相互作用能介導(dǎo)DNA損傷依賴性染色質(zhì)遷移和寡聚。作者驗(yàn)證了這一結(jié)論，發(fā)現(xiàn)在SLFN5缺失的細(xì)胞中，mCherryBP1-2病灶移動的距離減少，且SLFN5介導(dǎo)的受損染色質(zhì)運(yùn)動需要其與53BP1及其ATP酶活性的相互作用。同時(shí)快速蛋白液相色譜分析發(fā)現(xiàn)，DNA損傷后，53BP1表現(xiàn)出高分子量復(fù)合物的增加，SLFN5缺失使53BP1復(fù)合物的大小減小，并由大到小重新分布，表明SLFN5可能在促進(jìn)53BP1寡聚中發(fā)揮作用。綜上所述，SLFN5-53BP1相互作用對于53BP1介導(dǎo)的受損染色質(zhì)遷移和53BP1寡聚至關(guān)重要。

圖4 SLFN5通過53BP1調(diào)節(jié)受損染色質(zhì)遷移

? ?· 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ·??

本研究表明SLFN5是DSB修復(fù)中53BP1染色質(zhì)拓?fù)涞闹匾{(diào)節(jié)因子，與53BP1類似，SLFN5調(diào)節(jié)NHEJ依賴的生理過程，包括端粒融合、CSR和PARPi敏感性。研究提出SLFN5通過促進(jìn)DSB的動態(tài)行為，并誘導(dǎo)53BP1高階拓?fù)渑帕?，以促進(jìn)NHEJ，端粒融合和基因組穩(wěn)定性。

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