Nature: 在非分裂期細胞中實現基因打靶的可能

　　基因打靶技術，是利用同源重組的方法，建立基因定點敲除細胞係或獲得基因定點敲除動物。無論CRISPR/Cas還是TALEN,都是通過造成靶位點的雙鏈斷裂，誘導靶基因產(chan) 生突變。而通過同源重組實現的DNA修複在G1期的細胞中是高度抑製的，以確保有絲(si) 分裂隻發生在姐妹染色單體(ti) 之間。因而隻也是在DNA複製之後、在細胞周期的S階段和G2階段發生的。所以基因打靶技術目前隻能在分裂期細胞中實現。

　　雖然許多同源重組因子是細胞周期調控的，哪些事件對於(yu) 抑製G1期細胞重組是必須和充分的還是未知的。本月17日的Nature報導多倫(lun) 多大學和Mount Sinai醫院的Daniel Durocher及同事發現細胞周期通過控製BRCA1基因與(yu) PALB2–BRCA2的相互作用來抑製BRCA2在人體(ti) 細胞中S / G2期的功能。

　　乳腺癌和卵巢癌基因的抑癌基因BRCA1，PALB2和BRCA2通過同源重組促進DNA雙鏈斷裂修複。BRCA1促進DNA末端切除產(chan) 生同源性搜索和解螺旋必須的單鏈DNA，之後它和PALB2作用招募BRCA2和RAD51到雙鏈斷裂區進行同源重組修複。在細胞G1期，BRCA1基因在染色質雙鏈斷裂區的積累是受抑製的，對應同源重組在這一階段的細胞周期的也是受抑製的。

　　該研究發現在PALB2上BRCA1相互作用位點是由KEAP1形成的E3泛素連接酶的靶標。這個(ge) PALB2作用蛋白，是cullin-3-Rbx1複合物。PALB2與(yu) BRCA1作用的泛素化抑製作用由去泛素化酶USP11抵消，這是在細胞周期中控製的。對BRCA1–PALB2作用的恢複結合DNA末端切除的活化是足夠誘導G1同源重組的，用DNA過表達, siRNA, CRISPR–Cas9基因靶向編輯和免疫共沉澱等方法研究後的結論是： 抑製G1期同源重組機製是由阻止DNA末端切除和包括抑製BRCA1–PALB2–BRCA2複合物的組裝等防止補充BRCA2到 DNA損傷(shang) 位點的抑製。

　　BRCA1–PALB2–BRCA2複合物的組裝在細胞周期控製同源重組的DNA雙鏈斷裂修複中是個(ge) 關(guan) 鍵環節。PALB2上BRCA1的結合位點由 E3泛素連接酶和去泛素化酶USP11, 這兩(liang) 個(ge) 不同作用的酶結合調節，該位點之後在G1期被CRL4複合物競爭(zheng) 結合。研究證明在G1期同源重組的抑製大部分都是可逆的，包括末端切割和BRCA2結合到斷裂位點。

　　在細胞研究能夠誘導在G1期細胞同源重組的因素，有可能會(hui) 成為(wei) 在非分裂期細胞中進行基因打靶的一個(ge) 有用方法。人體(ti) 的大多數細胞並都是在活躍的細胞周期中這就造成了同源重組的實際操作的難度。這項研究使靶向基因治療能運用於(yu) 多個(ge) 不同的組織。而且此研究也可能解決(jue) 基因打靶中有絲(si) 分裂後期細胞中同源重組因子表達降低的問題。

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