来自复旦大学“生命健康"领域最新的科研进展。面向世界科技前沿，践行行业使命感，助力基础研究，推广科技成果。服务行业，造福社会！
高效准确的转录对生命活动至关重要，多种内源或外源的DNA损伤都会阻挡RNA聚合酶，从而阻碍转录的进行。转录偶联修复(Transcription-Coupled Repair, TCR)可以高效地移除阻挡RNA聚合酶II(PolⅡ)的DNA加合物损伤，恢复正常的转录。转录偶联修复是核苷酸切除修复的亚途径，当PolⅡ被损伤阻挡后，CSB、CSA与UVSSA等转录偶联修复因子会被依次募集。其中CSA所在的CRL4CSA泛素E3连接酶会泛素化CSB、PolⅡ大亚基RPB1以及UVSSA，而UVSSA与USP7形成复合物，通过去泛素化来稳定这些修复因子。随即这些蛋白共同招募核苷酸切除修复途径的下游通用修复因子TFIIH、XPA、RPA以及两个核酸内切酶XPG和XPF，切除损伤所在的一小段单链DNA，最后由DNA聚合酶和连接酶补平缺口，完成修复。
转录偶联修复缺陷会导致不同的遗传疾病，其中CSB和CSA基因缺陷会引起科凯恩综合征(Cockayne syndrome, CS)，患者表现为严重的神经系统发育障碍和早衰，平均寿命仅为12岁；而UVSSA基因缺陷会导致紫外线敏感综合征(UV-sensitive Syndrome, UVSS)，患者仅表现为对紫外线敏感，但患皮肤癌风险没有增加，也没有影响神经系统。这几个基因的缺陷都会导致转录偶联修复的完全失活，因此修复本身不是引起不同症状的直接原因。有一种假说认为当修复受阻时被损伤阻挡的PolⅡ是否滞留在损伤位点可能是导致不同表型的原因，因为停滞的PolⅡ可能对复制等过程造成更大的干扰，也会阻碍其它修复机制来处理损伤。然而，由于缺乏直接检测PolⅡ与损伤结合的技术，对修复受阻时被损伤阻挡的PolⅡ的命运目前所知甚少。
2024年8月17日(当地时间)，复旦大学生物医学研究院胡晋川课题组，于期刊Nature Communications发表题为“Coordination of transcription-coupled repair and repair-independent release of lesion-stalled RNA polymerase II”的论文。该研究发现在转录偶联修复失活时，停滞在损伤位点的PolⅡ以依赖CRL4CSA介导的泛素化的方式，被p97-蛋白酶体途径从损伤位点移除，揭示了导致不同症状的修复基因缺陷对PolⅡ命运的不同影响。
在前期工作中研究者开发了能以单碱基分辨率检测蛋白与DNA加合物损伤相互作用的基因组分布的测序方法PADD-seq，发现在转录偶联修复正常细胞中PolⅡ与损伤的结合会在UV照射后2小时内消失，而在修复缺陷的CSB敲除细胞中PolⅡ会长期滞留在损伤位点。在此基础上，研究者发现CSA敲除细胞中PolⅡ同样会滞留在损伤位点，而UVSSA敲除细胞则与修复正常细胞类似，PolⅡ从损伤位点快速离开。进一步研究发现，在UVSSA敲除细胞中，PolⅡ的快速解离是由p97-蛋白酶体途径介导，且依赖于CRL4CSA的泛素连接酶活性。然而，p97不参与转录偶联修复，在修复正常的细胞中也不参与移除被损伤阻挡的PolⅡ，提示细胞会优先选择转录偶联修复而不是直接移除被损伤阻挡的PolⅡ。RPB1-K1268位点是UV诱导的主要泛素化位点，其突变会显著抑制转录偶联修复以及PolⅡ的直接解离，提示该位点的泛素化在这两条通路中都扮演了重要角色。
图1. PolⅡ被损伤阻挡后的命运决定机制及其与表型的关系
最后，UVSSA-USP7的去泛素化活性对转录偶联修复有一定影响，但是不会阻碍p97介导的PolⅡ直接解离。该工作全面揭示了转录偶联修复受阻时被损伤阻挡的PolⅡ命运决定机制，并为探索转录偶联修复基因相关遗传疾病的分子机制提供了重要线索。
复旦大学生物医学研究院/附属上海市第五人民医院的双聘PI胡晋川是论文的通讯作者，复旦大学生物医学研究院博士研究生祝永昌(已毕业)、张希平和高孟为论文的共同第一作者。
注：文中插图源于 Nature Communications
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-024-51463-x
来 源 复旦大学生物医学研究院
近期活动
● 揭秘抵抗与缓解压力机制！Nature系列｜复旦大学刘铁民/张智：揭示神经肽NPY神经元调控长期压力，为相关情绪症状治疗提供新思路
● 助力新疗法开发！Aging Cell｜复旦大学王久存/刘晶：揭示脊柱韧带退变的关键分子机制
● 新工具！Nature系列｜复旦大学Luis Pedro Coelho/赵兴明：构建全球微生物小蛋白目录
● 靶向药物开发新思路！Leukemia｜复旦大学石玉衡/周丹/高海：揭示STING通路在介导融合基因驱动的急性髓系白血病中的作用
● 重要突破！Nature+1｜复旦大学粟硕：在宏基因组研究领域取得新突破，为构建一体化多维度新发传染病预测预警体系奠定重要基础
● 重要进展！Nature系列｜复旦大学冯建峰/林晓蕾团队：基于全生命周期视角的青少年脑结构发育纵向轨迹研究
● 阐明重要科学问题！MBE｜复旦大学金力院士/郑鸿翔：揭示现代人近期扩张过程中负向选择作用的弱化
● AI赋能药物发现！Nature系列｜复旦大学庞志清/王建新/张军：开发基于靶标组学的智能复方药物发现框架，探索全新的药物研发模式
● 新探索！Nature系列｜复旦大学徐彦辉/王茜敏/王丽：报道人源TIP60复合物的组装机制及其结合核小体的模型
● 重要进展！Science系列｜复旦大学赵兴明：揭示中国人肠道噬菌体的结构变异全景图
关于光华
“复旦大学光华生命健康校友会”是复旦大学校友总会正式注册成立的分支机构，是跨学科、跨界别、跨地域，覆盖生命健康领域的公益性行业校友组织。
校友会以推动中国生命健康领域的“科技创新”，提升人类健康为使命，以促进“产学研医用”的融合创新与资源整合为目标，以加强母校与校友联动，增进校友互助协作，发掘科技创新成果，助力母校发展、助力校友成功、助力行业进步、造福社会大众为为宗旨。
校友会立足上海、辐射全国，会员以复旦大学生命科学、医学、药学、附属医院校友为基础，同时覆盖化学、材料、信息、大数据、金融、管理等多学科泛生命健康相关院系，涵盖产业、学术、科研、医疗、政府、资本等“产学研医政资”的优秀校友。
