DNA双链损伤修复主要包括同源重组修复（HR）， 非同源末端修复（NHEJ）和可替代末端修复（A-EJ）。A-EJ主要在HR和NHEJ抑制的情况下起主要作用，这也是其名字的由来。例如在细胞有丝分裂期（M-phase），Brca2缺失的S/G2期，或Ku70/80或Lig IV缺失的G1/G0期 (复制前期)。A-EJ的主要组分包括Polθ, Polλ, Parp1/2, XRCC1和 Lig I/III，这些因子之间存在冗余性，在特定的条件下，使用哪些组合以及如何调控的并不清楚。斯坦福大学医学院Frock团队以小鼠前体v-Abl B淋巴细胞为研究对象，结合高通量DNA损伤修复捕捉技术Rejoin-HTGTS【1，2】，发现在Ku70缺失的复制前期，前体v-Abl B淋巴细胞仍然能通过Parp-XRCC1-Lig III A-EJ修复轴进行有限的V(D)J重组，且受到ATM和53BP1的调控。2024年7月31，相关工作发表在Science Advances, 题目为ATM and 53BP1 regulate alternative end joining-mediated V(D)J recombination。论文深入研究了A-EJ介导的V(D)J重组的特征。例如，在复制前期，存在微同源（microhomology）和片段删除（deletion）等A-EJ修复特征，但并没有出现明显的片段插入（insertion），因此也没有发现Polθ在该条件下起作用，尽管Polθ是细胞有丝分裂期的关键A-EJ因子【3，4】；而干扰Parp、XRCC1、Polα、ATM和53BP1对微同源的利用有不同程度的影响，并且Parp1和ATM有显著的叠加效应（图1）。图1.A-EJ相关因子在V(D)J重组中微同源利用率的作用。V(D)J重组的过程中，还可能伴随少量病理性的染色体易位（chromosome translocation），在小鼠细胞中染色体易位主要通过A-EJ介导，因此，在Ku70缺失的细胞中，进一步敲除53BP1导致染色体易位大量减少，这与V(D)J重组减少一致。而ATM的缺失使染色体易位明显增多，可能是因为ATM阻止原修复中心解离(图2）。有意思的是，Parp1敲除或者Parp1/2抑制的条件下却没有观察到明显的变化，这是由于基因组层面出现了更多的DNA损伤平衡了其A-EJ连接能力的下降。图2.ATM和53BP1对A-EJ介导的染色体易位的影响。A-EJ在许多癌细胞中高表达，不但使得通过细胞损伤杀死癌细胞变得困难，还增加了癌细胞进一步变异的能力。因此，A-EJ的主要成分被做为治疗癌症的靶点。目前，Parp作为靶点的许多治疗癌症的药物已经用于临床治疗，Polθ的一些癌症治疗药物也进入了临床二期。进一步深入研究A-EJ修复和调控机制也将为癌症治疗提供新的思路。斯坦福大学Richard Frock研究员为该文章的通讯作者，王景龙博士为第一并共通讯作者。原文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn4682
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1. Liang, Z., Kumar, V., Le Bouteiller, M., Zurita, J., Kenrick, J., Lin, S.G., Lou, J., Hu, J., Ye, A.Y., Boboila, C., et al. (2021). Ku70 suppresses alternative end joining in G1-arrested progenitor B cells. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 118. 10.1073/pnas.2103630118.https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.21036301182. Wang, J., Sadeghi, C.A., and Frock, R.L. (2024). DNA-PKcs suppresses illegitimate chromosome rearrangements. Nucleic Acids Res. 52, 5048–5066.https://academic.oup.com/nar/article/52/9/5048/76148683. Gelot, C., Kovacs, M.T., Miron, S., Mylne, E., Haan, A., Boeffard-Dosierre, L., Ghouil, R., Popova, T., Dingli, F., Loew, D., et al. (2023). Polθ is phosphorylated by PLK1 to repair double-strand breaks in mitosis. Nature 621, 415–422.https://www.nature.com/articles/s41586-023-06506-64. Brambati, A., Sacco, O., Porcella, S., Heyza, J., Kareh, M., Schmidt, J.C., and Sfeir, A. (2023). RHINO directs MMEJ to repair DNA breaks in mitosis. Science 381, 653–660.https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh3694
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