基因毒性应激或外源性 DNA 损伤会引发转录停滞,保障 DNA 高效修复。转录激活因子可直接参与 DNA 损伤修复过程,但衔接转录与 DNA 损伤修复的反式调控机制尚不明确。
2026年5月18日,天津医科大学米泽云、吴志强及石磊共同通讯在Nature Communications(IF=15.7)在线发表题为DNA-PK-mediated CRTC2 phosphorylation promotes NHEJ and suppresses antitumor immunity via relocation to repair complexes的研究论文。本研究发现,CRTC2可从转录共激活因子转变为DNA损伤应答分子。体内外实验均证实,CRTC2能够促进非同源末端连接修复。
作用机制上,PARP1将CRTC2招募至DNA断裂位点,CRTC2在此处促进DNA依赖性蛋白激酶催化亚基富集与全酶组装,进而启动非同源末端连接修复。DNA依赖性蛋白激酶可使CRTC2第433位丝氨酸发生磷酸化,促使其脱离转录复合物,抑制靶基因转录,同时并入修复复合物,形成正向反馈回路,进一步强化非同源末端连接修复效率。
敲除CRTC2可提升肝癌细胞放射敏感性,增强辐射诱导的cGAS–STING刺激蛋白通路活化,有效激发抗肿瘤免疫与远端效应。借助AAV8靶向抑制CRTC2,能够提高肿瘤对放射免疫治疗的敏感度。综上,CRTC2可联动转录沉默与DNA修复进程,抑制该分子有望成为放射免疫增疗的有效新思路。
细胞持续受到基因毒性应激作用,该应激会造成多种DNA损伤。为应对损伤,细胞启动DNA损伤应答(DDR),这一监控机制协调DNA修复与转录调控,避免转录与修复过程相互冲突。不同类型DNA损伤会引发差异化转录应答。
例如DNA双链断裂(DSBs)会造成损伤位点局部转录停滞;多数碱基加合物可被延伸态RNA聚合酶II(PolII)越过,仅引发短暂转录暂停。药物干预阻断DNA损伤介导的转录沉默,会降低DNA修复通路效率。表明靶向性转录沉默是高效DNA修复的必要条件,精准调控DNA损伤引发的转录应激,对维持基因组完整性至关重要。
DSBs是致死性最高的DNA损伤类型之一,也是细胞死亡的主要诱因。真核细胞主要依靠非同源末端连接(NHEJ)与同源重组(HR)两大通路修复DSBs。探究损伤引发的转录应答,是DSB修复领域的核心难题。
现有研究证实,DSB介导的转录沉默存在多层调控机制,涉及组蛋白修饰及损伤位点PolII的直接抑制,该过程主要由ATM、DNA-PK与PARP1协同调控。尽管已有诸多研究成果,但转录激活因子如何协同调控DSB修复与转录沉默,机制仍未阐明。
多项研究表明,大量转录激活因子可被募集至DSBs位点并参与修复。部分转录激活因子可从经典转录复合物动态切换至DDR功能复合体,短暂抑制自身调控的基因表达程序。此类分子如何精准协调修复过程与转录调控,目前尚无定论。
环磷腺苷效应元件结合蛋白转录共激活因子2(CRTC2)作为CREB的转录共激活因子,可整合不同组织中环磷腺苷(cAMP)与钙离子通路信号。本团队前期研究证实,CRTC2可解离7SK核小核糖核蛋白复合物激活P-TEFb,促进PolII介导的转录延伸;同时招募CBP/p300在炎症基因位点形成活化组蛋白标记H3K27ac,上调细胞因子表达。CRTC2的转录功能已得到充分验证,但其是否参与DSB修复尚不明确。
研究发现,肝细胞癌(HCC)中CRTC2因基因拷贝数扩增异常上调,可促进肿瘤发生并诱导仑伐替尼耐药;另有研究显示,HCC中CRTC2启动子低甲基化会使其表达升高,且高表达与不良预后相关。综上,靶向CRTC2具备肝癌临床治疗价值。
敲除CRTC2可提升放射免疫治疗效果(图源自Nature Communications)
本研究证实CRTC2存在独立于转录功能之外的全新作用,可参与DSB修复。DNA损伤发生后,活化的PARP1快速将CRTC2招募至断裂位点。CRTC2促进DNA-PKcs富集,推动DNA-PK全酶组装活化,进而驱动NHEJ修复。
活化的DNA-PK复合物可使CRTC2第433位丝氨酸发生磷酸化,降低其与转录复合物的结合能力,抑制转录活性。该磷酸化修饰同时提升CRTC2与损伤位点DNA修复复合物的共定位水平,进一步增强NHEJ修复效率。
HCC细胞中CRTC2异常高表达会诱导放疗抵抗,抑制辐射介导的cGAS–STING通路活化与远端免疫效应。本研究证实CRTC2兼具双重调控功能,可联动转录沉默与DNA修复,靶向抑制CRTC2有望攻克放射免疫治疗耐药难题。
参考消息:https://doi.org/10.1038/s41467-026-73228-4