Cell Death Differ | 张普民/吴威团队合作揭示DDX3X通过RNA-DNA hybrid调控DNA修复途径选择的新机制|dna|rna|介导|吴威|张普民|新机制|细胞

DNA双链断裂（DNA double-strand breaks，DSBs）是细胞面临的严重DNA损伤类型之一，可通过非同源末端连接（non-homologous end joining，NHEJ）、同源重组（homologous recombination，HR）等途径进行修复。其中，DNA末端切割以及随后形成的3′单链DNA（3′ ssDNA）是HR启动的重要结构基础，而损伤位点的DNA末端如何被调控，并进一步影响修复途径的选择，仍缺乏清晰认识。近年来研究发现，DNA损伤诱导长链非编码RNA（damage-induced long non-coding RNAs，dilncRNAs）、DNA损伤应答小RNA（DDRNAs）以及DNA损伤相关RNA-DNA杂交体（break-induced RNA-DNA hybrids，BIRDHs）均参与DSB修复，但这些RNA分子如何进一步影响HR与NHEJ之间的修复选择，仍有待阐明。

近日，浙江大学转化医学研究院、浙江大学医学院附属第一医院张普民教授与浙江大学动物医学中心吴威研究员团队在Cell Death & Differentiation在线发表题为DDX3X regulates DNA repair pathway choice at double-strand breaks via RNA-DNA hybrid formation的研究论文。揭示DDX3X通过RNA-DNA hybrid调控DNA修复途径选择的新机制。

研究团队首先利用催化失活的RNaseH1与TurboID融合蛋白，对BIRDHs附近的蛋白进行邻近标记并结合质谱分析。在筛选获得的RNA解旋酶中发现DDX3X。进一步研究表明，DDX3X缺失会导致DNA损伤信号持续、染色体断裂增加，并降低BRCA1和RAD51向损伤位点的募集及HR修复效率，提示DDX3X参与DSB后的HR修复。

随后，研究团队进一步解析了DDX3X调控HR修复的分子机制。结果发现，DNA双链断裂后产生的损伤相关RNA可通过Argonaute 2（AGO2）促进DDX3X向DSB位点募集；随后，DDX3X依赖其解旋酶活性限制53BP1与dilncRNA/DDRNA的结合，从而抑制53BP1下游CST-Polα介导的DNA末端填充合成（fill-in synthesis），保留DNA末端切割产生的3′ ssDNA，促进BIRDHs形成，并为BRCA1、RAD51等HR因子的募集创造条件。相反，DDX3X缺失会增强53BP1相关的fill-in synthesis，导致BIRDHs形成减少和HR修复受损；而抑制fill-in synthesis能够部分恢复BIRDHs形成及HR因子募集。上述结果表明，BIRDHs形成与53BP1-CST-Polα介导的DNA末端填充合成在DSB位点存在竞争关系，DDX3X通过调控这一过程参与DNA修复途径选择。功能研究进一步发现，DDX3X缺失可增强细胞对顺铂诱导DNA损伤的敏感性，并增强顺铂对HCT-116异种移植肿瘤生长的抑制作用。

综上，该研究揭示了DNA损伤相关RNA通过AGO2-DDX3X轴参与DSB修复途径选择的新机制，建立了RNA、BIRDHs与DNA末端处理之间的联系，为理解RNA介导的DNA损伤修复及基因组稳定性调控提供了新的视角。

浙江大学吴威研究员、兰梦娇博士和张娟博士为论文共同第一作者，张普民教授和吴威研究员为共同通讯作者。该研究得到丹麦哥本哈根大学Ying Liu教授团队的合作支持。特别感谢英国皇家学会院士、丹麦哥本哈根大学Ian D. Hickson教授在研究过程中给予的启发性讨论，并对论文进行了审阅，提出了宝贵意见。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41418-026-01873-9

制版人：十一

学术合作组织

（*排名不分先后）