環(huán)腺苷二磷酸腺苷合成酶(cGAS)是一種胞質(zhì) DNA 傳感器，可通過(guò)啟動(dòng) STING–IRF3-I 型 IFN 信號(hào)通路靈活先天免疫信號(hào)級(jí)聯(lián)。研究人員發(fā)現(xiàn) cGAS 可抑制小鼠和人的同源重組過(guò)程。通過(guò)體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，敲低 cGAS 可以抑制 DNA 的損傷和腫瘤的生成。
研究人員通過(guò)一個(gè)針對(duì) PC-9 細(xì)胞的 shRNA 篩選文庫(kù)，在 89 個(gè)酪氨酸激酶篩選出靶酪氨酸激酶-b 淋巴酪氨酸激酶 (B-lymphoid tyrosine kinase, BLK)。如圖 1 所示，敲低 BLK 后，明顯降低了 PC-9 細(xì)胞中 cGAS Y215 的磷酸化水平。
圖1. DNA 損傷使得 BLK 介導(dǎo) cGAS (Y215) 磷酸化，進(jìn)而導(dǎo)致 cGAS 在核內(nèi)的易位
隨后，作者利用細(xì)胞實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了 cGAS 對(duì)于兩種DNA DSB 修復(fù)方式-同源重組和非同源末端結(jié)合的影響。如圖 2 所示，cGAS 過(guò)表達(dá)后顯著抑制 DSB 的同源重組過(guò)程，但 cGAS對(duì)非同源末端的影響與對(duì)照組相比無(wú)明顯差異。敲低 cGAS 的siRNA ,可顯著提升同源重組效率，但對(duì)非同源末端結(jié)合無(wú)明顯的影響。
圖2. cGAS 被召集到 DNA 的 DSB 位點(diǎn)且抑制同源重組過(guò)程
作者在發(fā)現(xiàn) cGAS 對(duì)同源重組有抑制作用后，又對(duì)此進(jìn)行了更加深入的研究。通過(guò)免疫熒光實(shí)驗(yàn)研究表明，cGAS 可顯著抑制兩種對(duì)于同源重組起決定性的因子-RPA215 和 RAD5116 的表達(dá)，從而導(dǎo)致 DNA 的損傷（如圖3 所示）。
圖3.cGAS 抑制 RPA215 和 RAD5116 的表達(dá)
作者利用 co-IP 分析和無(wú)標(biāo)簽生物分子相互作用實(shí)驗(yàn)(Kd = 31.8 nM)均揭示了 cGAS 與poly(adp -核糖)(PAR) 之間的直接相互作用。如圖 4 所示，DNA 損傷導(dǎo)致了 PAR-介導(dǎo)的 cGAS 和 PARP1 之間的相互作用。
圖4.cGAS 通過(guò) PAR 與 PARP1 相結(jié)合且阻斷 PARP1–Timeless 復(fù)合體的形成
隨后，作者將 cGAS shRNA LLC 細(xì)胞和對(duì)照組細(xì)胞接種到 C57BL/6 雄性小鼠中。如實(shí)物圖所示，接種了 cGAS shRNALLC 細(xì)胞的小鼠腫瘤的體積和質(zhì)量都明顯減輕。定量統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明小鼠（cGASshRNA LLC）腫瘤質(zhì)量明顯降低，且與對(duì)照組相較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
圖5. cGAS 促進(jìn)腫瘤的增殖
小M 的小思考：
DNA 的損傷會(huì)造成 cGAS (tyrosine 215) 的磷酸化，介導(dǎo) B 淋巴細(xì)胞酪氨酸激酶，導(dǎo)致胞內(nèi) cGAS滯留易位。在細(xì)胞核中，斷裂的 DNA 雙鏈聚集 cGAS, cGAS 與 PARP1 結(jié)合后，阻斷 PARP1–Timeless 復(fù)合體的形成進(jìn)而抑制同源重組。通過(guò)體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，敲低 cGAS 可以抑制 DNA 的損傷和腫瘤的生成。核內(nèi) cGAS 可抑制同源重組修復(fù)和腫瘤的生長(zhǎng)。因此，cGAS 有望成為一個(gè)潛在的癌癥防治與治療靶點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
Liu H, et al. Nuclear cGAS suppresses DNA repair and promotes tumorigenesis. Nature.2018 Nov;563(7729):131-136.
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