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科研速递:《Cell Reports》丨松阳洲/周志芬团队揭示SUDS3核内凝集体为DNA复制“踩刹车”,维护基因组稳定性

DNA复制需要在速度与准确性之间保持平衡。复制过慢会影响基因组按时完成复制,复制过快则可能导致单链DNA暴露、复制叉损伤和染色体异常1。近年来,生物分子凝集体被认为能够在无膜条件下富集或分隔特定分子2,但其是否直接参与DNA复制速度调控,此前仍缺乏明确认识。

2026年7月28日,海南医科大学(海南省医学科学院)松阳洲/周志芬团队在《Cell Reports》发表题为“SUDS3 nuclear condensates decelerate DNA replication and safeguard genome stability”的研究论文3。该研究发现,SUDS3可形成动态核内凝集体,通过限制MCM10等复制因子的空间可及性,适度减缓复制叉推进;当凝集体缺失或受损时,DNA复制异常加速,复制叉保护下降,并进一步引发复制应激和基因组不稳定。

SUDS3是SIN3A–HDAC转录共抑制复合物的重要组分,传统上主要参与组蛋白去乙酰化和转录调控4。研究人员通过内源性荧光标记和活细胞成像发现,SUDS3并非均匀分布于细胞核,而是形成动态凝集体。与G1期相比,S期细胞中含有SUDS3凝集体的比例显著升高,但其蛋白总量未明显变化,说明这一现象反映的是空间组织状态改变。在羟基脲诱导的复制应激下,SUDS3凝集体进一步增多,提示其可能是细胞应对复制压力的一种适应性反应。

     

为阐明作用机制,研究团队结合自主开发的PhastID邻近蛋白质组学5、细胞成像和体外重构实验,分析SUDS3周围的蛋白质网络。结果显示,多种DNA复制相关蛋白富集于SUDS3邻近区域,其中包括复制叉推进的重要调控因子MCM10。MCM10参与复制解旋酶复合物激活并促进复制叉延伸,其在复制位点的数量和可及性需要受到严格控制6。研究发现,SUDS3凝集体能够分隔部分MCM10,限制其接近活跃复制叉;DNA还可促进MCM10凝聚,并使其进入SUDS3–MCM10共凝集体。因此,SUDS3凝集体更像是复制因子的动态“缓冲池”,通过调节MCM10的空间分布,为DNA复制设置一道可逆的“刹车”。

功能实验进一步证实了这一模型。SUDS3缺失后,复制叉推进速度明显加快,DNA合成增强。能够正常形成凝集体的SUDS3可以抑制异常加快的复制,而凝集体缺陷型突变体则无法恢复该表型,说明这一调控依赖其凝集体组装能力。凝集体受损后,原本受到空间限制的MCM10被释放,在复制位点的可及性升高,从而促进复制叉推进。

然而,复制“跑得更快”并不意味着复制质量更高。在羟基脲诱导的复制应激下,SUDS3缺失细胞虽然表现出更活跃的复制叉重启,但新生DNA更易降解,提示停滞复制叉保护受损。同时,SUDS3凝集体受损会增加单链DNA暴露,并增强ATR–CHK1复制应激信号,最终导致复制叉不稳定和复制相关基因组损伤。研究还发现,SUDS3缺失或凝集体破坏会提高细胞对羟基脲、吉西他滨等复制靶向药物的敏感性,提示其状态可能影响肿瘤细胞对复制应激治疗的反应。


DNA复制的“节奏指挥者”。乐团只有在适当节奏下才能保持和谐,DNA复制同样并非越快越好。SUDS3凝集体如同复制过程中的“节拍控制系统”,通过调节MCM10等复制因子的可及性,为DNA复制设置动态“刹车”。设计者为论文作者李若菲、周志芬。


该研究揭示了SUDS3在经典转录调控功能之外的新作用:它通过形成动态核内凝集体,限制MCM10等复制因子的空间可及性,从而减缓复制叉推进、保护停滞复制叉并维护基因组稳定性。这项工作从生物分子凝集体角度提出了DNA复制速度调控的新机制,也说明DNA复制并非越快越好。细胞通过凝集体对复制因子进行空间管理,相当于为DNA复制安装了一套动态“刹车系统”,为理解复制应激、基因组稳定性及相关治疗反应提供了新视角。

海南医科大学(海南省医学科学院)松阳洲教授、中山大学生命科学学院刘峰副教授、孙逸仙纪念医院吴苏副研究员为共同通讯作者,海南医科大学(海南省医学科学院)周志芬助理研究员为第一作者。该研究得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金和广东省基础与应用基础基金资助。

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124726007916


参考文献

1.       Maya-Mendoza, A., Moudry, P., Merchut-Maya, J.M., Lee, M., Strauss, R., and Bartek, J. (2018). High speed of fork progression induces DNA replication stress and genomic instability. Nature 559, 279–284. 10.1038/s41586-018-0261-5.

2.       Sabari, B.R., Dall'Agnese, A., and Young, R.A. (2020). Biomolecular Condensates in the Nucleus. Trends Biochem Sci 45, 961–977. 10.1016/j.tibs.2020.06.007.

3.       Zhou, Z., Huang, K., Li, R., Chen, Y., Lin, S., Deng, S., He, Z., Chen, J., Lu, J., Liu, Y., et al. (2026). SUDS3 nuclear condensates decelerate DNA replication and safeguard genome stability. Cell Rep 45, 117713. 10.1016/j.celrep.2026.117713.

4.       Alland, L., David, G., Shen-Li, H., Potes, J., Muhle, R., Lee, H.C., Hou, H., Jr., Chen, K., and DePinho, R.A. (2002). Identification of mammalian Sds3 as an integral component of the Sin3/histone deacetylase corepressor complex. Mol Cell Biol 22, 2743–2750. 10.1128/MCB.22.8.2743-2750.2002.

5.       Feng, R., Liu, F., Li, R., Zhou, Z., Lin, Z., Lin, S., Deng, S., Li, Y., Nong, B., Xia, Y., et al. (2024). The rapid proximity labeling system PhastID identifies ATP6AP1 as an unconventional GEF for Rheb. Cell Res 34, 355–369. 10.1038/s41422-024-00938-z.

6.       Thu, Y.M., and Bielinsky, A.K. (2013). Enigmatic roles of Mcm10 in DNA replication. Trends Biochem Sci 38, 184–194. 10.1016/j.tibs.2012.12.003.


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