Mol Cell：北京大学王嘉东/王维斌团队揭示 RNA-DNA 杂合体在肿瘤复制压力应答及化疗耐药中的新机制

在肿瘤细胞中，许多基因呈现异常的高水平转录活性，这为肿瘤快速增殖提供了动力。然而，这种高度转录活性也对 DNA 复制过程构成了严峻挑战。由于 RNA 转录和 DNA 复制共享同一 DNA 模板，活跃的 RNA 聚合酶可能干扰复制叉的正常进程，从而导致复制叉停滞。如果停滞的复制叉未能及时得到保护，转录活跃区域可能会发生 DNA 损伤、断裂及基因组不稳定。为了在这种高转录压力下维持基因组稳定，肿瘤细胞发展出一系列复杂机制来协调转录和复制的相互作用，避免复制叉的过度停滞与损伤。因此，揭示肿瘤细胞如何在高转录活性下维持基因组的稳定，对于癌症治疗具有重要意义。

2024 年 12 月 19 日，北京大学医学部王嘉东课题组与王维斌课题组合作在 Molecular Cell 杂志在线发表了题为 DDX39A Resolves Replication Fork-associated RNA-DNA Hybrids to Balance Fork Protection and Cleavage for Genomic Stability Maintenance 的研究论文。该研究 首次鉴定出 RNA-DNA 杂合体（Replication Fork-associated RNA-DNAs, RF-RDs）作为转录活跃区停滞复制叉的重要保护因子，揭示了一种独立于 RAD51 的复制叉保护机制，并提出靶向清除 RF-RDs 可能成为克服肿瘤化疗耐药的新策略。

研究团队首先开发了「复制叉 RNA 捕获」（Replication Fork RNA Capture, REFORC）技术，用于分离与复制叉结合的 RNA。通过高通量测序进行分析，发现复制压力能够诱导在转录活跃区域形成大量复制叉 RNA-DNA 杂合体 RF-RDs。RF-RDs 的生成依赖于 RNA 聚合酶Ⅱ的转录活性，而 RNA-DNA 特异性核酸酶 RNase H 的处理则显著降低了 RF-RDs 的水平，表明 RF-RDs 是转录活跃区域在复制压力下的关键响应产物。

研究进一步表明，RF-RDs 的抑制会导致复制叉新生 DNA 的降解，显著增加 DNA 末端切割和 DNA 断裂的发生。在体外生化和细胞实验中，团队发现 RF-RDs 能抑制核酸酶 DNA2 的活性，从而减缓 DNA2 对复制叉的降解。此外，全基因组测序显示，在 RF-RDs 减少的染色质区域，复制压力下会产生更多的基因突变，提示 RF-RDs 在维持转录活跃区基因稳定性中扮演着关键角色。

此外，研究深入探讨了 RF-RDs 的形成与解除的动态调控机制。研究团队鉴定了 RNA 解旋酶 DDX39A 具有 RNA-DNA 解旋活性，能够促进 RF-RDs 的解除。在复制压力下，DDX39A 通过 RAD51 的招募作用，定位于停滞的复制叉，解旋 RF-RDs 并促进 DNA2 介导的复制叉重启。缺失 DDX39A 的细胞不能有效解除 RF-RDs，表现出复制叉重启缺陷和自发 DNA 损伤，完全缺失 DDX39A 会导致小鼠胚胎致死。

最后，研究发现 DDX39A 低表达导致 BRCA2 缺陷的细胞 RF-RDs 水平升高，复制叉稳定性增强，使 BRCA2 缺陷肿瘤细胞对化疗产生抗性，进而与 BRCA2 缺陷肿瘤患者的不良预后相关。重要的是，研究团队还发现铂类耐药肿瘤中 RF-RDs 的水平较高，通过 CDK9 抑制剂和 BRD4 抑制剂可以消除 RF-RDs 并逆转肿瘤化疗耐药，因此靶向清除 RF-RDs 具有重要的临床转化价值。

该研究揭示了 RF-RDs 在转录活跃区复制叉稳定和肿瘤化疗耐药中的关键作用，并阐明了 RNA 解旋酶 DDX39A 在调控 RF-RDs 中的核心功能。 这项发现不仅为保持转录活跃区 DNA 复制叉的稳定性提供了新见解，提出 RF-RDs 为转录活跃区停滞复制叉独立于 RAD51 的重要保护因子，还为提高铂类药物耐药肿瘤的化疗效果提供了有力的科学依据和干预策略。

北京大学医学部基础医学院博士后徐战战和博士后聂臣为论文的共同第一作者。北京大学医学部王嘉东教授与王维斌副研究员为论文的共同通讯作者。王嘉东课题组的博士研究生廖军威，以及麻宇颉博士和周筱博士等人也为该论文做出了重要贡献。北京大学基础医学院和北京大学国际癌症研究院为第一责任单位。该研究得到国家杰出青年基金、国家自然科学基金重点项目、科技部重点研发计划等资助。

审核：徐战战

图片版权： Molecular Cell 、图虫创意

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