BRCA1和BRCA2等重要同源重組（HR）相關(guān)基因的突變會導(dǎo)致乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌等癌癥，這些HR缺陷的癌癥細胞通常會對PARP抑制劑（PARPi）表現(xiàn)出很高的敏感性，所以PARPi是治療此類腫瘤非常有效的藥物。但不幸的是，很多復(fù)發(fā)的癌癥患者會表現(xiàn)出對PARPi的耐藥性，其中一個主要原因是53BP1或其下游因子也在腫瘤細胞中發(fā)生了突變。BRCA1和53BP1拮抗調(diào)控了DNA雙鏈斷裂（DSBs）修復(fù)的兩條途徑——同源重組和非同源末端連接（NHEJ）。其中DNA末端是否發(fā)生剪切過程是DSB修復(fù)途徑選擇的關(guān)鍵因素。在HR中，BRCA1蛋白能促進DSB斷裂末端DNA發(fā)生剪切，形成3’末端單鏈懸垂結(jié)構(gòu)；而在NHEJ通路中起作用的53BP1及其下游RIF1蛋白能抑制這一過程。具體有哪些蛋白在53BP1和RIF1下游起到抑制DNA 末端剪切從而抑制HR，以及這一過程發(fā)生的具體機制，目前還并不清楚。

2022年2月17日，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院徐冬一研究員課題組在Nature Communications發(fā)表文章“RIF1-ASF1-mediated high-order chromatin structure safeguards genome integrity”，發(fā)現(xiàn)RIF1蛋白一個下游因子ASF1和RIF1形成復(fù)合體，促進NHEJ途徑，抑制由BRCA1介導(dǎo)的HR中DNA末端剪切。同時RIF1-ASF1還能促進DSB附近染色質(zhì)的異染色質(zhì)化，通過改變?nèi)旧|(zhì)的高級結(jié)構(gòu)保護DNA末端不被剪切，從而促進NHEJ修復(fù)途徑。

ASF1是一種從酵母到人類細胞都很保守的組蛋白分子伴侶。高等真核生物中含有ASF1a和ASF1b兩個旁系同源蛋白。已有研究表明，ASF1的功能是將H3-H4提供給組蛋白分子伴侶CAF-1或HIRA，進行核小體的組裝。CAF-1和HIRA能通過一個B結(jié)構(gòu)域和ASF1發(fā)生相互作用。該研究發(fā)現(xiàn)，RIF1上也存在一個類似的B結(jié)構(gòu)域，通過此和ASF1相互作用。當(dāng)細胞發(fā)生DNA損傷時，ASF1能被53BP1和RIF1招募到損傷的染色質(zhì)上。ASF1缺失的細胞和RIF1缺失的細胞類似，對DNA損傷誘導(dǎo)藥物依托泊苷（Etoposide）和ICRF193都表現(xiàn)出敏感性。遺傳相互作用分析表明，ASF1作用于RIF1的下游，共同促進NHEJ修復(fù)。課題組在之前的研究中發(fā)現(xiàn)，BRCA1突變的細胞中缺失RIF1，能夠減弱細胞對于PARPi的敏感性。同樣地，ASF1的缺失也能減弱BRCA1突變細胞對于PARPi的敏感性，并恢復(fù)細胞內(nèi)RAD51和RPA32在損傷處的聚集。這說明ASF1和RIF1一起抑制BRCA1依賴的DNA末端剪切。他們通過進一步的機制研究發(fā)現(xiàn)，RIF1-ASF1將H3K9me1提供給DNA斷裂位點附近的染色質(zhì)，而甲基轉(zhuǎn)移酶SUV39h1/h2將之轉(zhuǎn)化為H3K9me3，從而招募異染色質(zhì)蛋白HP1，促進異染色質(zhì)化的發(fā)生和染色質(zhì)的壓縮。該染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的變化限制了HR中內(nèi)切酶如CtIP-MRN等與染色質(zhì)的接觸，從而抑制DNA 末端剪切（如下圖）。

RIF1-ASF1復(fù)合體對BRCA1依賴的DSB末端切除抑制的模型

該研究發(fā)現(xiàn)了NHEJ通路中RIF1下游的重要因子，揭示了NHEJ因子拮抗BRCA1介導(dǎo)的DNA末端剪切的分子機制，同時解釋了一些BRCA1突變的腫瘤細胞對PARPi藥物出現(xiàn)耐藥性的可能原因，為相關(guān)癌癥治療提供了新的靶標(biāo)。

北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2019屆博士畢業(yè)生馮素敏、2021屆博士畢業(yè)生馬賽和2018級博士研究生李可驕為該論文的并列第一作者，徐冬一為該論文的通訊作者。這項研究還得到北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李晴課題組和以色列耶路撒冷希伯來大學(xué)Itamar課題組的幫助。

來源：北京大學(xué)