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引言 DNA 修复和自噬是维持细胞生存的两个关键生物学过程。DNA修复负责修复DNA损伤，确保基因组稳定；而自噬则负责清除细胞内多余的、受损的、错误折叠或聚集的蛋白质和细胞器，维持细胞稳态。拓扑异构酶 I (TOP1) 在DNA复制和转录中起着至关重要的作用，它通过切断DNA形成超螺旋结构，释放扭转应力。然而，TOP1与DNA形成的共价键——TOP1cc是一种有害的DNA损伤，会导致基因组不稳定和细胞死亡。TOP1cc修复主要依赖于酪氨酸DNA磷酸二酯酶 1 (TDP1) 介导的切除修复或MRE11核酶介导的DNA切割和切除修复【1】。然而，TOP1cc的修复过程与蛋白质降解途径的关系尚不清楚。自噬因子在DNA复制叉附近富集，表明自噬可能在DNA损伤修复中发挥作用。TEX264是一种保守的蛋白质，既是自噬受体，也与TOP1cc修复有关【2】。然而，TEX264是否通过自噬介导TOP1cc修复，目前尚不清楚。 近日，来自英国牛津大学拉德克利夫医院的Kristijan Ramadan研究团队在Cell杂志上发表题为TEX264 drives selective autophagy of DNA lesions to promote DNA repair and cell survival的研究论文，该研究发现了TEX264介导的核吞噬作用在维持基因组稳定性和细胞存活中发挥关键作用。 首先通过免疫共沉淀和蛋白质组学分析，研究人员发现自噬相关蛋白（如Beclin-1、TEX264、CHMP7、ATG7、SNAP29）在DNA复制叉处富集，并且这种富集在CPT（诱导DNA复制压力的化合物）处理后被显著增强，这表明自噬可能在响应 DNA 复制压力时发挥作用。接着，研究人员使用LysoIP技术分离溶酶体，并通过质谱分析其蛋白质组成。结果表明，CPT 处理后，许多DNA复制和核蛋白（如DNA聚合酶、MCM复合物蛋白、核孔复合物）被运送到溶酶体，表明溶酶体可能直接参与 DNA 损伤的清除。 进一步，研究人员发现用CPT处理后，TOP1cc水平的恢复受到mTOR抑制剂Torin的促进，而自噬抑制剂ATG7的缺失则完全阻止了TOP1cc的修复，证明自噬是TOP1cc修复的关键途径。其他自噬相关蛋白，如syntaxin 17和RB1CC1，也参与了TOP1cc的降解和细胞对CPT的存活，说明自噬修复TOP1cc的过程是一个复杂的网络，涉及多个自噬相关蛋白。使用mCherry-TOP1-GFP报告系统证实了TOP1在低剂量CPT处理后进入溶酶体，表明 TOP1cc可以直接被溶酶体降解。 通过分析γ-H2AX 和53BP1的定位，研究人员发现低剂量CPT诱导的DNA损伤主要表现为复制压力，而不是DNA 双链断裂。此外，研究人员发现ATR抑制剂VE-822强烈抑制了TOP1cc的运送，而ATM抑制剂KU-55933没有影响，这表明ATR在响应DNA复制压力和促进 TOP1cc 降解中起着关键作用。自噬抑制剂ATG7和syntaxin 17的缺失加剧了低剂量 CPT 处理后蛋白质聚集物的形成，说明自噬在防止蛋白质聚集物形成中发挥作用。 最后，研究人员发现MRE11核酶的缺失强烈抑制了TOP1cc的运送，而MUS81和TDP1的缺失没有影响，表明MRE11核酶在将TOP1cc从核内运送到溶酶体中起着关键作用。使用 LysoIP-Seq技术分离溶酶体中的DNA片段，并通过测序分析其序列特征。结果表明，溶酶体中分离的DNA片段主要来自核内 DNA，且大部分来自内含子和着丝粒区域，表明溶酶体可以清除整个TOP1cc损伤，包括其蛋白质部分和相关的DNA片段。使用 TOP1cc 特异性抗体和LysoIP等技术证实了TOP1cc在低剂量CPT处理后在细胞质中的存在。这表明 TOP1cc可以从核内被运送到细胞质，并被溶酶体降解。 图1 TEX264驱动的选择性自噬促进DNA修复和细胞存活（Credit: Cell） 总之，这项研究证明了选择性自噬在DNA修复中的进化保守作用，并表明它对维持基因组稳定性和细胞存活至关重要。此外，该发现还表明，在治疗结直肠癌患者时， TEX264的表达水平与对伊立替康等TOP1抑制剂的化疗反应相关。 参考文献 1. Pommier, Y. (2006). Topoisomerase I inhibitors: camptothecins and beyond. Nat. Rev. Cancer 6, 789–802. https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/nrc1977.7. Stingele, J., Bellelli, R., and Boulton, S.J. (2017). Mechanisms of DNA–protein crosslink repair. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 18, 563–573. 2. Fielden, J., Wiseman, K., Torrecilla, I., Li, S., Hume, S., Chiang, S.-C., Ruggiano, A., Narayan Singh, A., Freire, R., Hassanieh, S., et al. (2020). TEX264 coordinates p97- and SPRTN-mediated resolution of topoisomerase 1-DNA adducts. Nat. Commun. 11, 1274. https://www-cell-com.libproxy1.nus.edu.sg/cell/fulltext/S0092-8674(24)00911-5 责编|探索君 排版|探索君 文章来源|“BioArt” End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

近日，由高等学校国家级实验教学示范中心联席会基础医学组、高等学校基础医学创新创业协同育人工作组主办、中山大学承办的第十届全国大学生基础医学创新研究暨实验设计论坛总决赛暨2024“一带一路”国际大学生医学基础研究创新设计论坛在中山大学举行。共有来自21个国家、204所高校的876支队伍、3216名师生、258位嘉宾与评审专家出席总决赛，办赛规模与参赛人数均创历届之最。经过2天的激烈角逐，总决赛顺利完成各项赛程，圆满落幕。 本次总决赛参赛作品涵盖交叉学科等6个学科领域及国际论坛的基础创新研究和实验设计项目。参赛选手们以“汇报+答辩”的方式通过线上和线下形式参加比赛。我校教务处和国家基础医学实验教学中心积极组织，经校赛遴选出15支队伍晋级分区赛。分区赛中我校获二等奖的6支队伍推送参加全国总决赛，分别参加基础临床赛道（3组）、中医药学赛道（2组）以及法医学赛道（1组）。赛场上，选手们精神饱满、思维敏捷、认真严谨，充分展现了我校科教育人在人才培养方面的优秀成果。 中医药学赛道李盈锋、刘宇航、李璟琪、饶慧、陈美汐团队的《绞股蓝总皂苷通过SIRT1减轻CUMS诱导大鼠的海马氧化应激并促进线粒体自噬以改善抑郁样行为》（指导老师：吴宁、修江帆）、中医药学赛道左键操、蒋卓君、罗海兰、唐艳、冯煜璇团队的《丹参酮IIA调控IRE1α/TXNIP/NLRP3改善2型糖尿病骨质疏松症的分子机制研究》（指导老师：禹文峰、袁桃花）获得银奖及“最佳团队合作奖”； 基础临床赛道李涛、崔家田、赵思润、汤薪照、邹东岑团队的《慢性糖尿病抑制Syntaxin 17表达导致自噬体与溶酶体融合障碍加重心肌缺血再灌注损伤》（指导老师：陈超、胡廷菊）、基础临床赛道罗炜思、王顺雯、吴国静、李志宏、杨燕花团队的《黑磷纳米片通过促进自噬和清除ROS改善卵巢衰老的作用及机制研究》（指导老师：何美娜、张拓）、法医学赛道张慧、赵骏诚、安南、刘源卿团队的《美托咪酯在大鼠体内的毒代动力学及法医学应用研究》（指导老师：陈顺琴、刘玉波）获得铜奖。 全国大学生基础医学创新研究暨实验设计论坛暨2024“一带一路”国际大学生医学基础研究创新设计论坛是全国基础医学教育领域影响力最大的大学生创新大赛之一。通过本次比赛我校学生展现出了较扎实的理论功底、优秀的创新精神和实践能力，促进了高校间的交流与合作。 来源：基础医学院 教务处 作者：肖鑫 排版：张达安 编辑：李菡逸 一审：李牧 二审：钱禾   三审：陈颖  往期回顾 RECENTLY RELEASED 看看你的MBTI是哪座校园建筑？ 如果你有社恐、拖延症…？这样做，让它通通out！ GMUer一起来游玩！ 贵州医科大学版权所有 期待投稿合作 邮箱：gmctougao@163.com

支气管哮喘(哮喘)是一种由多种免疫细胞和炎症因子参与的慢性气道炎症性疾病，近年来其患病率在全球范围内有逐年增加的趋势。根据2019年全球疾病负担研究结果显示，全球有2.62亿人罹患哮喘，造成45.5万人死亡。我国20岁以上成人哮喘患病率4.2%，患者总数达4570万。哮喘也是儿童最常见的慢性呼吸系统疾病，来自屋内尘螨、蟑螂和带毛宠物的过敏原是其最常见的室内诱因。哮喘严重影响儿童的健康、学习和生活，消耗巨大的医疗卫生资源。2010年第三次全国城市儿童哮喘流行病学调查报告，0-14岁城市儿童哮喘累积患病率为3.02%，较10年前增加了52.8%，而且约30%的城市儿童哮喘未能得到及时诊断，并有近20%的儿童哮喘未达到良好控制。因此，更好地了解哮喘的发病机制对于改善其治疗效果至关重要。巨噬细胞作为肺部最主要的免疫细胞之一，可分为肺泡巨噬细胞和间质巨噬细胞，其中肺泡巨噬细胞位于肺泡表面，更容易受环境信号的影响。巨噬细胞具有明显的异质性和可塑性，主要可以分化为经典激活的M1型和替代激活的M2型两种功能截然不同的亚型。肺组织巨噬细胞在哮喘的不同炎症表型中发挥不同作用，其中M2型巨噬细胞可通过增强Th2免疫应答来加重过敏性哮喘。m6A修饰是真核生物mRNA中最普遍的内部修饰，研究表明核RNA输出、mRNA稳定性和非编码RNA的生成及癌症免疫等多种生理病理过程都与m6A水平异常有关，然而m6A修饰在调控巨噬细胞功能和过敏性哮喘气道炎症中的潜在联系仍有待充分阐明。2023年11月13日，复旦大学生物医学研究院/附属儿科医院周玉峰团队与合作者于期刊Nature Communications发表题为“RNA m6A Methylation Modulates Airway Inflammation in Allergic Asthma via PTX3-dependent Macrophage Homeostasis”的文章，揭示了m6A修饰通过调控巨噬细胞激活和自噬功能参与到过敏性哮喘气道炎症发病进程的新机制。首先研究人员发现小鼠体内髓系细胞Mettl3的条件性敲除显著加重过敏性哮喘的气道炎症、气道高反应性和Th2免疫应答，而METTL3在儿童过敏性哮喘的外周血单核细胞和单核细胞来源巨噬细胞中表达水平均显著降低，并揭示单核细胞来源巨噬细胞中METTL3的表达水平与儿童哮喘气道炎症的严重程度呈现负相关。随后结合体内清除中性粒细胞和巨噬细胞等实验，证实Mettl3缺失加重的哮喘气道炎症是依赖于巨噬细胞的；同时利用RNA-seq并通过体外获得性和缺失性功能研究，研究人员发现METTL3可通过抑制PI3K/AKT和JAK/STAT6信号通路来负向调控M2型巨噬细胞的激活。图1. METTL3缺陷的巨噬细胞更容易通过PI3K/AKT和JAK/STAT6信号激活M2进一步地通过分离肺泡巨噬细胞、流式检测和免疫荧光等体内外实验，揭示小鼠体内Mettl3缺失可通过增强M2型巨噬细胞激活来促进Th2免疫应答，从而加重过敏性哮喘的气道炎症。在分子机制方面，结合m6A-seq和MeRIP等一系列实验，研究人员证实METTL3可通过YTHDF3阅读蛋白介导的m6A修饰促进长链正五聚蛋白PTX3 mRNA的降解，从而抑制M2型巨噬细胞的活化。此外，体内沉默Ptx3的表达也能够有效缓解Mettl3敲除小鼠加重的过敏性哮喘气道炎症，而血浆中PTX3的高表达蛋白水平又与儿童过敏性哮喘的气道炎症呈现正相关，揭示PTX3是一个潜在的诊断生物标志物。值得注意的是，除了参与巨噬细胞激活的调控，研究人员还发现METTL3/YTHDF3-m6A/PTX3轴可通过调控SNARE复合体的STX17蛋白的表达参与到自噬成熟过程，进而参与巨噬细胞稳态调节。图2. 过敏性哮喘中受m6A控制的巨噬细胞稳态的工作模型综上，该研究揭示了METTL3/YTHDF3-m6A/PTX3轴是调控巨噬细胞稳态和过敏性气道炎症的一个关键表观遗传途径，靶向该途径可能抑制哮喘中的M2相关病理反应。该研究工作将有助于人们深入了解m6A修饰在巨噬细胞稳态平衡中的病理生理作用，并为临床诊治过敏性哮喘提供新策略和新靶点。注：文中插图源于 Nature Communications原文链接：https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/s41467-023-43219-w本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！