Molecular Cell | 吉林大學趙書博課題組揭示mRNA損傷耐受新機制

RNA損傷雖不像DNA損傷那樣直接改變遺傳信息，卻會引發劇烈的細胞應激反應，甚至導致細胞死亡。當核糖體在受損mRNA上停滯并發生碰撞時，細胞會啟動多種質量控制通路來應對這一危機。然而，細胞如何負向調控RNA損傷反應，避免過度應激，一直是領域內未解的關鍵問題。阿扎胞苷作為一種臨床用于治療急性髓系白血病和骨髓增生異常綜合征的化療藥物，其細胞毒性機制長期被認為主要源于DNA損傷。但越來越多的證據提示，RNA損傷可能是其療效的重要組成，而細胞應對此類損傷的耐受機制尚不明確。

2026年3月23日，吉林大學趙書博副教授、德國慕尼黑大學Julian Stingele團隊在《Molecular Cell》期刊發表題為《RNF25 confers mRNA damage tolerance by curbing activation of the integrated stress response》的研究論文。該研究通過CRISPR篩選、蛋白質組學及核糖體分析等手段，揭示泛素連接酶RNF25通過修飾核糖體蛋白eS31，抑制GCN2依賴的整合應激反應過度激活，從而賦予細胞對阿扎胞苷誘導的mRNA損傷的耐受能力。

研究團隊首先通過全基因組CRISPR/Cas9篩選，發現RNF25和ZNF598是影響阿扎胞苷敏感性的關鍵因子。在急性阿扎胞苷處理條件下，RNF25缺失導致細胞極度敏感，成為整個篩選中排名第一的致敏基因。進一步的結構功能分析顯示，RNF25通過其RWD結構域與GCN1相互作用，并依賴其RING結構域的催化活性發揮保護作用。利用SILAC定量泛素化蛋白質組學，研究團隊鑒定出核糖體蛋白eS31的Lys113位點是RNF25的關鍵底物。通過基因編輯將eS31的第113位賴氨酸突變為精氨酸后，細胞對阿扎胞苷的敏感性顯著增加，且與RNF25缺失的表型一致，證實RNF25通過修飾eS31發揮功能。

為解析阿扎胞苷誘導細胞毒性的具體機制，研究團隊比較了急性與慢性處理下的遺傳依賴關系。結果顯示，RNF25和ZNF598缺失主要加劇急性阿扎胞苷處理的細胞毒性，而非慢性處理。值得注意的是，GCN1或GCN2的缺失則能完全挽救RNF25或ZNF598缺失所導致的超敏表型，提示整合應激反應是阿扎胞苷細胞毒性的核心驅動因素。通過檢測eIF2α磷酸化水平及ATF4下游靶基因表達，研究證實阿扎胞苷處理確實強烈激活GCN2依賴的整合應激反應，而RNF25缺失會進一步放大這一信號。

核糖體圖譜分析進一步揭示了分子機制。阿扎胞苷處理后，核糖體在mRNA上發生顯著停滯，二聚體（disome）積累明顯增多。序列分析發現，阿扎胞苷摻入mRNA后會形成RGU（鳥苷）損傷，這些損傷位點與核糖體停滯位置高度相關。這表明阿扎胞苷通過摻入mRNA直接干擾翻譯延伸過程，引發核糖體碰撞。研究還發現，RNF25缺失雖不影響核糖體碰撞本身，但會加劇整合應激反應的激活程度，提示RNF25在碰撞信號向下游傳導的過程中發揮“剎車”作用。

通過體外重建實驗，研究團隊進一步證實GCN2是整合應激反應的關鍵效應分子。使用GCN2特異性抑制劑或敲除GCN2均能有效阻斷阿扎胞苷誘導的eIF2α磷酸化及ATF4表達，并顯著恢復細胞活力。更重要的是，在原發性急性髓系白血病患者樣本中，阿扎胞苷同樣誘導GCN2依賴的翻譯抑制和細胞死亡，而聯合使用GCN2抑制劑則能有效保護正常細胞，同時保留對腫瘤細胞的殺傷效應，為優化阿扎胞苷臨床治療方案提供了新思路。

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