Nat Commun|谢安勇教授团队揭示BRCA1缺陷肿瘤特征性突变模式发生来源与机制

细胞 · 公众号 · 医学 · 2022-07-31 16:00

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的研究论文（Nat Commun 2022，13：4285），帮助回答了上述部分问题。

该团队利用CRISPR/Cas9单链缺刻酶（nCas9）靶点滞留的特点，在细胞内定点高效诱导源于DNA单链缺刻的与DNA复制偶联的单末端DSB。这类DSB，而不是双末端DSB，在BRCA1缺陷细胞中诱导了更高频的染色体断裂、畸变与微核。随后，研究者利用一个可以区分、定量短轨基因转换（STGC）和长轨基因转换（LTGC）的 HR报告系统，分析BRCA1缺陷对单末端DSB的HR修复的影响。结果表明，BRCA1缺陷细胞中单末端DSB的HR修复效率下降，但LTGC偏向性却有所提升（图1）。

特别是，BRCA1缺陷对LTGC偏向性的推动具有明显的DNA复制链的不对称性，即BRCA1缺陷更倾向于推动滞后链崩塌相关的LTGC的偏向性，这个结果与BRCA1缺陷肿瘤中突变模式的链不对称性可能有关联。

因为复制偶联单末端DSB也可以利用反向会聚复制叉产生的第二个单末端DSB进行NHEJ，研究者利用内源位点分析了这类NHEJ效率和接口序列，发现BRCA1缺陷细胞中InDel频率提高，特别是11-80bp的删除产物，并伴随微同源序列（Microhomology，MH）在接口的利用率的提高（图1）。这个现象与BRCA1突变肿瘤中InDel突变特征高度一致。相反，Cas9诱导的双末端DSB的NHEJ修复在BRCA1缺陷细胞中没有产生这类突变模式。因为BRCA1缺陷肿瘤中染色体易位频率提高，研究者也通过分析Cas9和nCas9诱导的染色体易位及BRCA1缺陷的影响，发现 Cas9诱导的染色体易位频率不因BRCA1缺陷而改变，但nCas9诱导的易位却因BRCA1缺陷从无到有，甚至大量发生。这说明BRCA1缺陷肿瘤中染色体易位是源于复制偶联的单末端DSB，而不是源于与复制无关的双末端DSB。