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Nature重磅!DDR修复网络合成致死奥秘?癌细胞的“阿喀琉斯之踵”

生信人  · 公众号  · 生物  · 2025-06-06 07:03

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1:WDR48-USP1——修复缺口的“质检员”

DNA复制过程中,”FEN1或LIG1缺失时,细胞会积累DNA单链缺口。研究发现,WDR48与USP1组成的“质检员”复合体可抑制PCNA蛋白的泛素化降解(图2)。若WDR48-USP1同时缺失,PCNA过度降解会导致DNA复制崩溃,细胞死亡。这解释了为何FEN1突变的结直肠癌可能对USP1抑制剂敏感——后者能特异性靶向这种“修复缺陷”细胞。

2:WDR48-USP1抵消RAD18驱动的PCNA降解

关键发现 2:FANCM-SMARCAL1——重复序列的“拆弹专家”

TA重复序列易形成危险的十字形DNA结构(cruciforms),而FANCM与SMARCAL1如同“拆弹专家”,能解开这些结构避免断裂。当两者同时缺失时,ERCC1-ERCC4核酸酶会错误切割十字形结构,导致染色体断裂(图3)。这揭示了FANCM突变的三阴性乳腺癌为何依赖SMARCAL1——靶向SMARCAL1可能成为这类癌症的新疗法。

3:FANCM和SMARCAL1的联合缺失与TA的重复序列关系

研究团队开放了 SPIDRweb数据库(https://spidrweb.org),可查询DDR基因互作网络,助力靶点发现。此外USP1抑制剂(如KSQ-4279)与FEN1缺陷的合成致死效应,以及SMARCAL1与FANCM的互作,为开发“基因缺陷导向”的抗癌药物提供了明确方向(图1d)。


这项研究首次系统性解析了 DDR基因的合成致死网络,揭示了基因组维持的冗余机制。正如通讯作者JacobE.Corn所说:“我们不仅找到了癌细胞的‘阿喀琉斯之踵’,更绘制了一张指引精准治疗的‘地图’。”未来,随着SPIDR数据库的更新和药物研发跟进,DDR通路靶向治疗或将迎来爆发期。


  • 癌症治疗新突破: mRNA质量控制复合物的合成致死奥秘

背景: mRNA监控系统失灵,癌细胞如何“命悬一线”?

癌症细胞常依赖特定基因维持生存,而 “合成致死”策略正是利用这一特性——当两个非必需基因同时失活时,癌细胞会死亡。近日, Nature 发表的研究揭示了mRNA质量控制通路中PELO-HBS1L与SKI复合物的合成致死相互作用,为9p21.3缺失和高微卫星不稳定性(MSI-H)肿瘤提供了精准治疗新方向。


核心发现 1:9p21.3缺失肿瘤的“致命弱点”

研究团队通过体内 CRISPR筛选发现,9p21.3染色体区域缺失的肿瘤(如MDA-MB-231细胞)对PELO基因高度依赖(图1)。9p21.3缺失常导致CDKN2A等抑癌基因丢失,而PELO作为核糖体拯救复合物的核心成员,其缺失会引发DNA复制崩溃和细胞死亡。在MIAPACA2异种移植模型中,诱导PELO缺失可抑制肿瘤生长达74%(图1f),证实PELO是这类肿瘤的关键靶点。

1:PELO在9p21.3缺失的癌症中是一种选择性依赖

核心发现 2:SKI复合物与PELO的“生死羁绊”

进一步研究发现, PELO的依赖性源于SKI复合物的稳定性缺陷。SKI复合物(含SKIV2L、TTC37等)负责mRNA降解,而9p21.3缺失或MSI-H状态会导致SKI复合物成员(如FOCAD)表达下调(图2c)。当PELO与SKI复合物同时缺失时,细胞因无法修复异常mRNA,触发内质网应激和细胞周期停滞(图4a-c),最终通过IRE1α激活未折叠蛋白反应(UPR)导致凋亡(图4d-h)。

2:FOCAD缺失决定9p21的合成致死性

从分子互作到细胞崩溃

结构互补: PELO-HBS1L通过GTPase活性拆分停滞的核糖体,而SKI复合物负责清除异常mRNA。两者功能缺失会导致核糖体“堵车”和mRNA堆积。

通路串扰: PELO-SKI合成致死激活UPR通路,表现为IRE1α磷酸化和CHOP上调,最终引发G1/S期阻滞(图4e,f)。

4:PELO和SKIC合成致死性诱导细胞周期阻滞和UPR

从生物标志物到药物开发

精准分层: 9p21.3缺失(4%)和MSI-H(3.8%)肿瘤中,SKI复合物蛋白(如SKIV2L、TTC37)表达降低,可作为PELO/HBS1L抑制剂的生物标志物(图3d,e)。


靶点验证: HBS1L(PELO的结合伴侣)缺失同样抑制肿瘤生长(图5g),其GTPase结构域和C端与PELO的互作是功能关键(图5c,d)。







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