PBRM1：守护着丝粒完整性的关键 “卫士”

为探究 PBRM1 在癌症中的作用及着丝粒保护机制，英国癌症研究院的研究人员开展相关研究，发现 PBRM1 可保护着丝粒完整性，其缺失会导致着丝粒脆弱等，该成果对理解肿瘤发生和治疗有重要意义。

　　在细胞的微观世界里，染色体的正确分离对于细胞的正常功能和机体的健康至关重要。而着丝粒（centromere），作为染色体上的特殊区域，在这个过程中扮演着核心角色。它负责在有丝分裂时通过动粒（kinetochore）附着纺锤体纤维，确保每个子细胞都能获得一套相同且完整的染色体。然而，着丝粒及其周围区域（pericentromere）的 DNA 序列具有高度重复性，这使得它们容易受到重排的影响，就像一座看似坚固的城堡，内部却隐藏着不稳定的因素。这种不稳定性可能会导致着丝粒脆弱，进而引发肿瘤发生等严重后果。尽管着丝粒的重要性早已被认识，但细胞究竟如何保护着丝粒的完整性，防止其变得脆弱，这一关键问题仍未完全明晰。

与此同时，PBAF 染色质重塑复合物在癌症中常常出现调控异常的情况。其中，PBRM1（或 BAF180）作为 PBAF 复合物的一个亚基，频繁在癌症中发生突变，有证据表明它可能具有肿瘤抑制功能。但 PBRM1 的基本功能究竟是什么，当这些功能丧失时如何促使癌症发展，这些问题依然迷雾重重。为了揭开这些谜团，英国癌症研究院（The Institute of Cancer Research）的 Karen A. Lane、Alison Harrod 等人展开了深入研究。

研究人员运用了多种先进的技术方法来探索 PBRM1 的奥秘。在细胞模型构建方面，利用 CRISPR-Cas9 技术构建了 17 个 PBRM1 功能缺失突变的克隆细胞系，涵盖多种癌细胞系和非癌细胞系背景。通过质谱分析（mass spectrometry）对这些细胞系的蛋白质组进行深度剖析，以了解 PBRM1 缺失对蛋白质水平的影响。运用染色质免疫沉淀测序（CUT&RUN sequencing）技术，研究 PBAF 复合物在着丝粒和着丝粒周围区域的结合模式。此外，还使用了免疫荧光（immunofluorescence）、荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization，FISH）等技术从不同角度观察细胞结构和分子标记的变化。

研究结果令人瞩目。首先，对 PBRM1 基因敲除（KO）细胞系的分析发现，PBRM1 缺失会导致着丝粒和着丝粒周围区域相关蛋白的失调。在多个细胞系中，PBRM1 KO 细胞中这些蛋白的水平普遍降低，且这种变化并非由基因表达的异常调控所驱动。其次，PBRM1 的缺失改变了着丝粒和着丝粒周围异染色质的组织形式。通过 FISH 和免疫荧光实验观察到，KO 细胞中着丝粒结构相关的信号发生改变，如 α -Sat 重复区域面积有增加趋势，CENP-B 和 NDC80 的模式也有所变化，同时着丝粒周围异染色质的 H3K9me3 信号强度和分布也出现异常。

进一步研究发现，PBRM1 和 SMARCA4 存在于着丝粒周围区域，PBRM1 缺失会改变 SMARCA4 的结合模式。CUT&RUN 测序结果显示，PBRM1 和 SMARCA4 主要富集在着丝粒周围序列，且 PBRM1 对 SMARCA4 在这些区域的定位至关重要，PBRM1 缺失会导致 SMARCA4 在一些异常位点结合。此外，PBRM1 缺失还会引起着丝粒和着丝粒周围区域 H3K9 甲基化模式的改变，H3K9me2 和 H3K9me3 的分布发生明显变化。

在细胞功能层面，PBRM1 KO 细胞对有丝分裂扰动更为敏感。无论是慢性还是急性抑制 CDK1，PBRM1 KO 细胞都表现出更多的核异常。同时，这些细胞对 CCNB1 的缺失也具有选择性敏感性，在多种肾癌细胞系中，PBRM1 缺陷的细胞对 CCNB1 缺失更为敏感，这一发现可能具有重要的临床意义。而且，PBRM1 KO 细胞对 Mps1 激酶抑制剂更为敏感，体内外实验均表明，抑制 Mps1 可显著降低 PBRM1 KO 细胞的存活率，抑制肿瘤生长，这意味着依赖纺锤体组装检查点（SAC）可能是 PBRM1 缺陷癌症的一个治疗靶点。

最重要的是，研究发现 PBRM1 缺失会导致着丝粒脆弱。通过姐妹染色单体交换（SCE）分析和 Cen - CO - FISH 实验发现，即使在没有外部扰动的情况下，PBRM1 KO 细胞的着丝粒处也更容易发生姐妹染色单体交换和其他异常重排，其异常程度与 CENP - A 缺失的细胞相似，而敲除 BAF 复合物的 ARID1A 亚基则不会产生类似效果。

综合来看，这项研究明确了 PBRM1 在保护着丝粒完整性方面的关键作用。PBRM1 能够引导 PBAF 复合物定位于着丝粒周围区域，帮助构建合适的染色质底物，促进相关蛋白复合物和结构的组装。当 PBRM1 缺失时，这些结构的完整性受到破坏，导致细胞出现有丝分裂缺陷，依赖纺锤体组装检查点，并且着丝粒变得脆弱，容易发生异常重组。这不仅为我们理解肿瘤发生和癌症进展提供了新的视角，也为开发针对 PBRM1 缺陷癌症的治疗策略提供了潜在的靶点和理论依据。该研究成果发表于Nature Communications，为生命科学和癌症研究领域增添了重要的一笔，有望推动相关领域的进一步发展。