MYB

编辑丨王多鱼 排版丨水成文 利用合成致死（Synthetic Lethality）特异性杀伤肿瘤细胞，是近年来肿瘤临床治疗的一项重要尝试。特别是靶向 BRCA1/BRCA2 突变的 PARP 抑制剂（PARPi），自问世以来便展现出显著的临床疗效，为基于合成致死原理的靶向药物开发提供了积极的实践验证。 然而，PARPi 的应用有其局限性，即便在 BRCA1/2 突变的肿瘤细胞中，也并非所有病例均能对其产生敏感应答。究其原因，除了耐药机制的存在，还在于 BRCA1/2 所参与的生物学过程比以前学术界所知的更为复杂。近年来，BRCA1/2 被发现在复制叉稳定性维持中发挥关键作用，然而细胞进行复制叉稳定性维持的分子机制还未得到清晰揭示。 2025年1月14日18时，浙江大学刘婷教授团队、方东教授团队及黄俊教授团队（博士生谢海华、宋礼志为共同第一作者）合作，在 Nature 子刊 Nature Chemical Biology 上发表了题为：Synergistic protection of nascent DNA at stalled forks by MSANTD4 and BRCA1/2-RAD51 的研究论文。该研究揭示了一条与 BRCA1/2 合成致死的新通路。 在这项最新研究中，研究团队发现了一个具有与端粒结合蛋白 TRF1/TRF2 类似的 Myb/SANT-like DNA 结合结构域的新蛋白——MSANTD4（Myb/SANT-like DNA-binding domain-containing protein 4），能结合于停滞复制叉翻转臂的 3'-ssDNA 末端，特异性阻碍 RPA-WRN/BLM-DNA2 复合物对翻转臂上新生 DNA 的过度切割，从而维持停滞复制叉的稳定性。该通路完全独立于传统已知的由 BRCA1/2-RAD51 介导的停滞复制叉保护机制，因此与 BRCA1/2 合成致死。 该研究首次报道了 MSANTD4 在复制叉稳定性维持中的功能及分子机制，为深入理解复制叉稳定性维持的分子机制以及肿瘤治疗提供了全新视角。 在高等真核生物中，复制叉翻转（Fork reversal） 是细胞应对复制压力的一种进化上高度保守的机制。在此过程中，“三叉”结构的复制叉在转位酶（例如 SMARCAL1、ZRANB3、HLTF 和 PICH），以及 DNA 拓扑异构酶 TOP2A 和 SUMO E3 连接酶 ZATT 等因子的协作下，被重塑为更稳定的“四叉”结构，从而维持复制叉的动态平衡。然而，复制叉翻转臂末端由于其结构类似于单一末端的 DNA 双链断裂（One-ended DSB），极易受到核酸酶攻击，从而引发新生DNA链的降解，导致基因组不稳定性。 已有研究表明，BRCA1/2 介导的 RAD51-DNA 核纤丝（RAD51 filament） 能够保护停滞复制叉的翻转臂，起到维持复制叉稳定性的作用。然而，现有证据显示，BRCA1/2-RAD51 轴并不能完全抵御多种核酸酶的攻击，这表明可能存在独立于 BRCA1/2-RAD51 的其它保护机制，有待进一步研究和揭示。 在解旋酶 WRN/BLM 等的协助下，核酸酶 DNA2 可修剪翻转复制叉的末端，产生带有  3'-单链DNA突出末端（3'-overhanged DNA）的结构。这一结构是复制压力缓解后，复制叉通过同源重组（Homologous recombination，HR）实现重启的关键。然而，若这一切割过程失控，将导致复制叉的降解，并显著增加基因组不稳定性的风险。因此，如何精确调控这些复合物的活性，成为实现停滞复制叉精准调控和有效保护的关键科学问题。 研究团队发现，MSANTD4 蛋白在复制压力下能够被招募至停滞复制叉，并特异性结合 3'-overhanged DNA。该蛋白通过拮抗 BLM 或 WRN 对复制叉翻转臂双链 DNA 的解旋活性，有效阻止了 DNA2 对新生 DNA 的降解。与这一作用一致，MSANTD4 的缺失会导致细胞内新生 DNA 降解显著增加，同时提升细胞对复制压力的敏感性。此外，由于 MSANTD4 保护翻转复制叉末端的机制与传统的 BRCA1/2-RAD51 轴完全不同，研究者还发现，MSANTD4 的缺陷能够进一步加剧 BRCA 缺陷细胞中新生 DNA 的降解现象，并显著提高这些细胞对复制压力的敏感性，展现出“合成致死”的效应。 综上所述，该研究首次报道了 MSANTD4 在复制叉稳定性调控中的关键功能与作用机制；系统阐明了 MSANTD4 保护停滞复制叉新生 DNA 链的分子生物学过程；同时揭示了一种 MSANTD4 与 BRCA1/2-RAD51 协作的新型复制叉保护模式。该协同机制能够有效防止核酸酶对停滞复制叉翻转臂中新生 DNA 的过度降解，为 BRCA1/2 突变相关肿瘤的“合成致死”疗法开发提供了潜在的全新靶点。 论文链接： https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41589-024-01833-9 设置星标，不错过精彩推文 开放转载 欢迎转发到朋友圈和微信群  微信加群  为促进前沿研究的传播和交流，我们组建了多个专业交流群，长按下方二维码，即可添加小编微信进群，由于申请人数较多，添加微信时请备注：学校/专业/姓名，如果是PI/教授，还请注明。 点在看，传递你的品味

近年来，随着科学技术的不断进步，癌症治疗领域涌现出许多新的研究思路和方法。 2024年12月11日，韩国科学技术院的研究团队发表了题为“Control of Cellular Differentiation Trajectories for Cancer Reversion”，文章提出了一个创新的计算框架——单细胞布尔网络推理与控制（BENEIN），并将其成功应用于人类肠道单细胞转录组数据的分析。这一研究不仅为癌症逆转提供了新的视角，还揭示了一种可能的方法，通过对肠癌细胞进行调控，能够使其逆转为正常细胞，恢复肠道的健康功能。该研究成果已发表在《Advanced Science》杂志上。 该团队认为，癌细胞本质上是正常细胞在某些基因调控失衡的情况下发生了异常分化和增殖。 如果能够找到控制癌细胞分化的关键基因，通过调节这些基因的表达，或许能够引导癌细胞重新回到正常的分化轨迹，恢复其正常功能。 为了实现这一目标，研究团队首先对正常肠道细胞的基因数据进行了深入分析，试图找出哪些基因在细胞分化过程中起到了关键作用。 他们开发了一个名为“BENEIN”的人工智能系统，利用该系统对大量基因数据进行模拟分析，最终识别出了三个关键的“调控开关”基因：MYB、HDAC2和FOXA2。MYB、HDAC2和FOXA2是肠细胞分化的主要调节因子，三者具有显著的协同作用，抑制这些调节因子可以诱导癌细胞向正常细胞分化，将结直肠癌细胞恢复为正常样肠细胞，实现癌细胞逆转。 基于计算机模拟分析，研究人员对结直肠癌细胞进行了体外实验，并测量了癌细胞增殖率。 在体外实验中，研究结果显示，在HT - 29、HCT - 116和CACO - 2人结直肠癌细胞系中同时敲低这三个调节因子，可使癌细胞的增殖率大幅降低，恢复到了类似于肠细胞的正常样分化状态。在裸鼠模型中，肿瘤的体积和重量也显著减小。 进一步探究发现，当主要调控因子被抑制后，与细胞增殖和癌症进展相关的MYC通路，以及肠细胞分化和癌变相关的WNT通路活性被显著抑制，从而减弱癌细胞的恶性特征，促进其向正常肠细胞转变。 研究人员还尝试了将MYB、HDAC2和FOXA2过表达，发现并不会诱导更多细胞癌变或癌细胞增殖。 Cho 教授表示：“癌细胞可以恢复成正常细胞，这是一个令人惊奇的现象。这项研究证明，这种逆转是可以系统地诱导的。” 研究人员认为，这种方法也适用于其他癌症。通过在不同的癌症基因网络上使用相同的计算机建模技术，他们希望找到类似的分子开关。Cho 教授解释了其潜在影响：“这项研究通过将癌细胞逆转为正常细胞，引入了可逆性癌症治疗的新概念。它还通过系统分析正常细胞分化轨迹，开发了识别癌症逆转靶点的基础技术。”这项新技术可以带来副作用更少、癌症复发率更低的新型癌症疗法。 当然，这项研究目前还处于实验室阶段，距离临床应用还有很长的路要走。研究人员还需要深入探讨该技术的长期效果、安全性以及在不同癌症类型中的适用性。 参考文献： J.-R. Gong, C.-K. Lee, H.-M. Kim, J. Kim, J. Jeon, S. Park, K.-H. Cho, Control of Cellular Differentiation Trajectories for Cancer Reversion. Adv. Sci. 2024, 2402132. 撰文 | 梅斯头条 编辑 | 阿拉斯加宝 ● 惊！研究表明：少一颗牙竟加速大脑衰老近一年？牙齿≤21颗，与多项死亡风险有关；每天刷牙两次能有效降低痴呆症风险 ● 咖啡“续命”实锤！研究表明：每天1.5-3杯，全因死亡风险降低30％，皮肤衰老风险降低 15%，延长寿命1.8年 ● 咖啡“续命”实锤！研究表明：每天1.5-3杯，全因死亡风险降低30％，皮肤衰老风险降低 15%，延长寿命1.8年 版权说明：梅斯医学（MedSci）是国内领先的医学科研与学术服务平台，致力于医疗质量的改进，为临床实践提供智慧、精准的决策支持，让医生与患者受益。欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。 点击下方「阅读原文」 立刻下载梅斯医学APP！

*仅供医学专业人士阅读参考癌细胞也不是天生就是癌细胞的。通过诱导分化相关基因的重新表达，有可能将癌细胞恢复到非恶性状态，这种癌症逆转已经被提议作为一种新的治疗策略，并且在一些癌症中，比如急性髓系白血病、乳腺癌和肝细胞癌中，已经发现了癌细胞的分化或转分化可以诱导癌症逆转。实现这种癌症逆转需要识别和分辨细胞分化的主要调节因子。在之前的研究中，有科学家提出根据布尔网络的动态特性，构建基因调控网络结构（GRN）。为了应对复杂的基因调控，来自韩国科学技术院的研究团队提出了单细胞布尔网络推理和控制的计算框架（BENEIN），并将BENEIN应用于人类肠道单细胞转录组数据，发现了将肠癌细胞逆转的方法。分析结果显示，MYB、HDAC2和FOXA2是肠细胞分化的主要调节因子，抑制这些调节因子可以诱导癌细胞向正常细胞分化，将结直肠癌细胞恢复为正常样肠细胞，实现癌细胞逆转。研究发表在Advanced Science杂志上。研究利用BENEIN分析了来自健康人类结肠和直肠样本的单细胞转录组数据（包括4252个正在分化的肠细胞），最终构建了由13个转录因子和46个相互作用组成的可执行布尔GRN模型。经过分析鉴定，研究人员确定了MYB、HDAC2和FOXA2是控制肠细胞分化的最佳靶点基因，三者具有显著的协同作用。对这些靶点进行联合抑制，可以有效诱导肠道干细胞分化为具有特定功能的完全分化的肠细胞，并且显著影响肠道干细胞功能。BENEIN示意图计算机模拟数据分析表明，MYB、HDAC2和FOXA2作为肠细胞分化的主要调节因子，与结肠癌细胞的恶性特征密切相关。敲除单一靶点，均可促进结肠癌细胞分化，降低结肠癌恶性程度。基于计算机模拟分析，研究人员对结直肠癌细胞进行了体外实验，并测量了癌细胞增殖率。敲低主要调节因子可以抑制癌细胞增殖实验结果显示，在HT-29、HCT-116和CACO-2人结直肠癌细胞系中，与单一敲低相比，同时敲低MYB、HDAC2和FOXA2可以显著降低癌细胞的增殖率，使3种结直肠癌细胞恢复为类似于肠细胞的正常样分化状态。在裸鼠模型中，同时敲低MYB、HDAC2和FOXA2可以使肿瘤的体积和重量显著减小。转录组分析显示，被逆转的癌细胞表现出类似于正常结直肠组织的转录组数据，正常结直肠基因特征得分相应增加，蛋白质水平分析也说明逆转的癌细胞表现出正常结直肠特征，结肠细胞标志物KRT19、KRT20和VDR在逆转癌细胞中增加。敲低主要调节因子诱导癌细胞逆转进一步分析癌细胞发生逆转的机制，可以看到主要调控因子被抑制后，与细胞增殖和癌症进展相关的MYC通路，以及肠细胞分化和癌变相关的WNT通路活性被显著抑制，从而减弱癌细胞的恶性特征，促进其向正常肠细胞转变。研究人员还尝试了将MYB、HDAC2和FOXA2过表达，发现并不会诱导更多细胞癌变或癌细胞增殖。总的来说，研究提出了一个计算框架BENEIN，用于识别细胞分化的主要调节因子。将BENEIN应用于肠道细胞，确定了可以逆转结直肠癌细胞的主要调节因子。研究为基于细胞分化的治疗策略开辟了一条新途径。参考文献：Gong JR, Lee CK, Kim HM, et al. Control of Cellular Differentiation Trajectories for Cancer Reversion. Adv Sci (Weinh). Published online December 11, 2024. doi:10.1002/advs.202402132本文作者丨王雪宁