​Nat Commun | 康志华等揭示BRCA2调控DNA复制以维持染色体稳定的新机制

责编丨酶美

BRCA2作为抑癌蛋白，在维护基因组完整性上发挥重要作用。携带遗传性BRCA2突变人群患乳腺癌的风险大大增加，并存在家族聚集性【1】，此外它与卵巢癌、前列腺癌、胰腺癌等其他肿瘤发生也存在关联【2】。随后研究发现BRCA2主要通过同源重组修复途径，修复细胞内的DNA双链断裂，进而保持基因组稳定性。

BRCA2突变肿瘤对于靶向药物（奥拉帕尼等）【3】和免疫治疗【4】具有较好的反应性。随着二代测序平台的易用性增强，国内各大医院检验或病理科已开展针对BRCA2等基因突变的临床检测。

近年来的研究表明，BRCA2除了参与同源重组修复外，似乎也影响DNA复制过程，但其机制十分不清。2021年10月13日，美国罗格斯肿瘤研究所Bing Xia教授团队（第一作者：康志华博士）在Nature Communications上发表论著BRCA2 associates with MCM10 to suppress PRIMPOL-mediated repriming and single-stranded gap formation after DNA damage，揭示BRCA2可直接与DNA复制关键蛋白MCM10结合，抑制DNA损伤后复制过程中单链DNA断裂的产生。

在这项研究中，研究团队通过流式细胞术，发现经DNA损伤后，BRCA2缺失细胞存在DNA复制增加的现象，随后利用活细胞DNA标记技术显示DNA复制增加是由DNA复制延伸过度所致。这造成BRCA2缺失细胞中新合成DNA链存在较多单链断裂，如果单链断裂过多而超过细胞的修复能力，则会进一步导致染色体断裂。

研究人员发现，BRCA2缺失所致的DNA复制延伸增加，与一种名为PRIMPOL的蛋白在DNA双链上异常积累有关，它帮助DNA复制子跨过DNA损伤，以促使细胞完成复制过程，可代价是在新合成DNA链残留大量单链断裂。

但是，单纯采用BRCA2缺失细胞进行DNA复制研究存在较大不足。原因在于：1，BRCA2缺失会导致细胞同源重组修复功能下降，DNA损伤的累积会显著影响DNA复制活性。2，BRCA2的缺失也会导致其他同源重组修复蛋白，特别是RAD51等功能下降，也会拖累DNA复制的进程。

因此，探索在不影响细胞同源重组修复的条件下，对BRCA2进行研究成为后续的关键突破点。随后，研究团队通过免疫沉淀和质谱检测，显示BRCA2可与DNA复制关键蛋白MCM10相结合，有趣的是，这一结合非常稳定，且不依赖于经典的BRCA1-PALB2-BRCA2同源重组修复途径。

研究人员进一步确定MCM10通过其Coil-Coil结构域与BRCA2相结合，因此可通过构建MCM10突变蛋白阻断其与BRCA2的联系，用于在不影响细胞同源重组修复功能的条件下，探索BRCA2在DNA复制过程的作用。

最后，研究团队确认BRCA2通过MCM10锚定至DNA复制子上，在DNA损伤后，可抑制PRIMPOL向DNA双链聚集，从而减少新合成DNA链的单链断裂生成，维护基因组稳定性。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26227-6

制版人：十一

参考文献

1. Wooster R, et al. Localization of a breast cancer susceptibility gene, BRCA2, to chromosome 13q12-13. Science, 1994.

2. Breast Cancer Linkage Consortium. Cancer risks in BRCA2 mutation carriers. J Natl Cancer Inst, 1999.

3. Tutt ANJ, et al. Adjuvant Olaparib for Patients with BRCA1- or BRCA2-Mutated Breast Cancer.

N Engl J Med, 2021.

4. Samstein RM et al. Mutations in BRCA1 and BRCA2 differentially affect the tumor microenvironment and response to checkpoint blockade immunotherapy. Nat Cancer, 2021.

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