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范可尼贫血症发病新机制BioArt生物 [复制链接]

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#范可尼贫血症#(Fanconianemia,FA)是一种严重的人类遗传疾病,最初由瑞士儿科医生GuidoFanconi在年发现记录。其主要表现为骨髓衰竭(bonemarrowfailure,BMF)、发育畸形及癌症的易发性。迄今为止,已发现至少有22种FA基因(FANCA-W)的突变将会导致该疾病的发生。这些基因表达的蛋白共同参与一条特殊的DNA修复途径——范可尼修复途径(FApathway)。由于FA患者的细胞对引发DNA链间交联(interstrandcrosslink,ICL)的药物表现出超高的敏感性。因此,长期以来人们普遍认为FA途径的主要功能是修复ICL,而FA疾病是由内源性ICL的修复缺陷引起的。然而,产生ICL的内源性诱导因素仍然难以捉摸。最近的小鼠和人类遗传证据表明,内源性的醛类是FA病症的原因。但醛类不仅能够引起ICLs,更多的是产生单加成物、引起蛋白质-DNA的交联,还能通过影响四氢叶酸的代谢产生复制压力。因此,依然无法确定哪种DNA损伤修复的缺陷最终导致FA疾病。

年6月10日,北京大学生命科学院徐冬一课题组在NatureStructuralMolecularBiology上发表文章Fanconianemiaproteinsparticipateinabreak-induced-replication-likepathwaytocounterreplicationstress,发现FA途径本质上是一条断裂诱导的复制(break-inducedreplication,BIR)途径,用于修复停滞的复制叉,并且提出了持续复制压力是FA症状的潜在内源性病因的观点。

染色体DNA在生命的延续过程中处于核心地位,因此DNA的精准复制以及基因组的稳定维护具有特别重大的意义。然而,来自于内源以及外源的各种扰动会干扰复制过程的正常进行与完成,形成复制压力(replicationstress)。复制压力会导致复制叉前进减缓甚至停止,影响DNA的合成。持续的复制压力会导致复制叉崩塌,从而造成双链断裂,该损伤对细胞以及生命体伤害巨大而且难以修复。复制压力造成的复制叉停滞也是癌细胞基因组重排和突变的主要来源。因此损伤复制叉的修复和重启对生命体具有重要的意义。

尽管FA蛋白已被证明可能参与复制压力应答,但与之相悖的是长期以来人们从未发现FA缺失细胞对复制压力药物的敏感性。该研究作者首先验证了这一结论,发现FA基因缺失型细胞对短期处理的复制压力药物aphidicolin(APH)或hydroxyurea(HU)并不敏感。令人惊讶的是,FA缺失细胞系对持续复制压力药物(APH或HU)处理表现出极高的敏感性。这种敏感性来自于持续复制压力下,FA缺失细胞染色体的逐渐丢失。进一步的免疫荧光实验发现FA细胞在分裂后期产生的超细DNA桥结构(UFBs)以及微核均有明显的增加。

该研究实验组在早期的研究中发现,停滞的复制叉通过两个主要途径完成重启过程:在复制压力的早期依赖53BP1的切割非依赖途径,以及在复制压力晚期依赖BRCA1(也成为FANCS,该基因突变也引起FA疾病)的断裂诱导复制(BIR)途径。53BP1和BRCA1在复制压力下拮抗性地调节了两条停滞复制叉重启途径的选择。BIR是一种独特的同源重组(homologousre

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