Nature子刊解密复制重启：Hoefer见证BTR-RPA信号识别

 

你有没有想过，细胞里的DNA复制一旦“卡壳”，会启动怎样的应急机制？《Nature Communications》最新研究拆解了这个“细胞级抢修”的核心机制——Bloom综合征复合体（BTR复合体）如何通过“读取”DNA损伤信号，重启停滞的复制叉。

1. Bloom综合征：因一个基因出错而危机四伏

Bloom综合征患者患癌风险比普通人高10-100倍，根源是BLM基因突变。BLM蛋白与TOP3A、RMI1、RMI2组成“BTR复合体”，是细胞的“基因组维稳专家”。一旦BLM突变，细胞中姐妹染色单体交换（SCE）频率会飙升10倍以上。

2. BTR复合体：不止“解结”，还是“多面手”

BTR复合体的核心功能包括：

Ø 溶解DNA交联结构（双霍利迪交叉）；

Ø 处理有丝分裂中的“超细DNA桥”（UFBs）；

Ø 关键是，在DNA复制“卡壳”时重启复制叉。

但它如何区分正常复制和应激状态？答案藏在与另一种蛋白的互动中。

3. RPA：DNA损伤的“信号兵”

RPA是细胞里的“警觉哨兵”，由3个亚基组成，专门识别并包裹裸露的单链DNA（ssDNA）。它像插了面“信号旗”，告诉修复蛋白：“这里需要帮忙！”

4. 核心发现：BTR靠“三重抓手”绑定RPA

研究发现，BTR复合体里有3个高度保守的RPA结合基序（motif）——BLM上2个，RMI1上1个。它们像3只“抓手”，精准抓住RPA1的“信号接收区”。

这3个“抓手”协同作用：敲除1个，结合稍弱；敲除2个，结合大减；3个全敲除，几乎无法结合。这种设计让BTR能灵敏“感知”RPA-ssDNA的数量。

 

图1c：RPA结合基序的特异性验证

说明：通过Hoefer SE400垂直电泳系统分离蛋白，TE42转移电泳槽完成转膜后，清晰检测到：只有BLM的motif1、3和RMI1的motif5能与RPA复合体结合，直接证明这三个基序是BTR与RPA相互作用的关键“抓手”。

 

图1d：RMI1的motif5对结合的影响

说明：利用Hoefer系统分析RMI1突变体：野生型RMI1能稳定结合RPA（左lane），但缺失motif5后，结合能力大幅下降（右lane），说明RMI1的motif5是结合RPA的重要位点。

5. 关键实验：RPA结合是BTR的“专项技能”

突变体实验显示，无法结合RPA的BTR：

✅ 仍能正常抑制SCE、处理UFBs、促进DNA末端切除；

❌ 无法稳定停留在损伤位点，复制叉重启能力彻底丧失。

 

图1e：BLM的motif协同作用验证

说明：Hoefer SE400的高分辨率让不同突变体的蛋白条带清晰可辨：单独缺失motif1或3时，BLM与RPA的结合略有减弱；而两者共同缺失（Δ1+3）时，结合几乎完全丧失，证明这些基序的协同作用对BTR-RPA结合至关重要。

6. 机制模型：BTR如何“判断”何时出手？

正常复制：RPA-ssDNA少，BTR不被招募；

复制应激：RPA-ssDNA积累，BTR通过3个“抓手”稳定结合，启动修复。

 

图6：BTR感知RPA-ssDNA的调控模型

说明：BTR通过3个RPA结合基序“感知”ssDNA上的RPA数量：正常复制时RPA少，BTR不激活（a）；复制叉停滞导致RPA积累，BTR被稳定招募并重启复制叉（b）。

7. 实验利器：Hoefer SE400电泳和TE42转印的关键作用

研究中，Western Blot实验全靠这对“黄金搭档”：

SE400高分辨率分离不同分子量蛋白（15kDa-185kDa），条带清晰；

TE42高效转膜，让微弱的蛋白相互作用也能被检测到。

无论是验证基序功能，还是分析突变体结合能力，它们都为实验提供了稳定可靠的数据支撑，是解析蛋白相互作用的得力助手。

 

参考文献：

Shorrocks AK, Jones SE, Tsukada K, et al. The Bloom syndrome complex senses RPA-coated single-stranded DNA to restart stalled replication forks. Nat Commun. 2021;12(1):585.

 

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