摘要：在细胞的微观世界里，DNA 时刻面临着各种威胁，而 DNA 损伤应答（DNA damage response，DDR）就像是细胞的 “守护者联盟”，负责保护基因组的稳定性。然而，这个 “联盟” 内部的众多通路之间是如何协同工作的，一直是个未解之谜。而且，由于

研究人员通过 CRISPR 干扰（CRISPRi）筛选，绘制了 DDR 基因遗传互作图谱，发现新机制。这为探究 DDR 通路及癌症治疗靶点提供依据。

在细胞的微观世界里，DNA 时刻面临着各种威胁，而 DNA 损伤应答（DNA damage response，DDR）就像是细胞的 “守护者联盟”，负责保护基因组的稳定性。然而，这个 “联盟” 内部的众多通路之间是如何协同工作的，一直是个未解之谜。而且，由于 DDR 中存在功能重叠的因子和相互补偿的通路，使得单个基因在 DNA 修复过程中的真正作用常常被掩盖。这不仅阻碍了我们对生命基本过程的深入理解，也限制了相关疾病治疗手段的开发，尤其是在癌症治疗方面，精准靶向 DDR 通路的药物研发急需突破。

为了揭开 DDR 的神秘面纱，来自瑞士联邦理工学院（ETH）苏黎世分校、意大利瑞士大学（USI）、英国剑桥大学、哈佛医学院等机构的研究人员展开了一项深入研究。他们的研究成果发表在《Nature》上，为该领域带来了新的曙光。

研究人员采用的主要关键技术方法包括：利用 CRISPRi 双导向筛选技术，针对 548 个核心 DDR 基因构建了名为 SPIDR（Systematic Profiling of Interactions in DNA Repair）的文库，系统地绘制遗传互作图谱；运用多种细胞实验方法，如双荧光流式细胞术、克隆形成存活实验、竞争性生长实验等，验证遗传互作关系并探究其机制；通过 ChIP - seq、Repli - seq 等技术，在基因组层面分析 DNA 损伤和修复相关的变化。

绘制遗传互作图谱：利用 CRISPRi 双导向筛选技术，研究人员对 548 个核心 DDR 基因进行研究，绘制出了包含约 700,000 个导向水平和 150,000 个基因水平的遗传互作图谱。该图谱涵盖了所有主要的 DNA 修复通路，包括许多必需基因，发现了超过 5,000 个高可信度的相互作用，不仅重现了已知的相互作用，还揭示了许多新的关联。

WDR48 - USP1 与 PCNA 降解的关系：研究发现 WDR48 与 USP1 共同作用，在 FEN1/LIG1 缺陷细胞中抑制 PCNA 降解。当 FEN1 或 LIG1 缺失时，细胞内积累的 DNA 间隙会引发 PCNA 泛素化，若 WDR48 - USP1 的平衡作用缺失，PCNA 会过度泛素化并降解，最终导致 DNA 复制不足和基因组不稳定。通过一系列实验，如双荧光流式细胞术、蛋白质印迹分析等，证实了这一机制。

FANCM 和 SMARCAL1 的作用机制：FANCM 和 SMARCAL1 的联合缺失会导致细胞在有丝分裂时出现染色体断裂和死亡。研究表明，它们的互补活性能够重塑在富含 TA 重复序列处形成的十字形 DNA 结构。当两者都缺失时，十字形结构会持续存在并被 ERCC1 - ERCC4 复合物切割，从而导致 DNA 双链断裂（DSBs），最终引发细胞死亡。研究人员通过 ChIP - seq、生化实验等手段验证了这一过程。

研究结论和讨论部分指出，该研究通过全面的遗传互作分析，为理解基因组维持机制提供了基本见解。确定的 WDR48 - USP1 和 FANCM - SMARCAL1 的新功能关系，为进一步研究 DDR 因子之间的新联系奠定了基础。同时，研究中发现的众多合成致死关系，有望在癌症治疗中得到应用。例如，USP1 抑制剂可能对 FEN1 突变的癌症治疗有效；FANCM 或 SMARCAL1 的突变与多种癌症相关，它们可作为潜在的药物靶点。这项研究为癌症治疗开辟了新的方向，为精准医疗提供了重要的理论依据，也为后续深入探究 DDR 通路的复杂机制提供了有力的支持。

参考文献

Comprehensive interrogation of synthetic lethality in the DNA damage response

来源：营养和医学