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帕金森病（PD）与黑色素瘤的关联机制不明，研究人员开展 α-Synuclein（αSyn）在黑色素瘤中作用的研究。结果显示，αSyn 在黑色素瘤核仁富集，参与 DNA 双链断裂（DSB）修复，影响细胞增殖等。该研究为理解二者关联提供依据，有重要意义。
帕金森病（Parkinson’s disease，PD）和黑色素瘤之间存在着神秘的联系，这一现象让科学界为之着迷。流行病学研究发现，PD 患者患黑色素瘤的风险比健康人高出 1.4 - 20 倍，而黑色素瘤患者患 PD 的风险也会增加 1.7 - 4.2 倍。然而，这种双向关联背后的机制却如同迷雾，一直未能被清晰揭示。
在这两种看似不相关的疾病背后，有一种名为 α-Synuclein（αSyn）的蛋白质引起了研究人员的关注。αSyn 在 PD 患者的神经元中会聚集形成路易小体（Lewy bodies），导致神经元死亡。同时，它在黑色素瘤细胞中也有较高表达，这暗示着它可能是连接 PD 和黑色素瘤的关键分子。此前的研究虽发现 αSyn 与 DNA 双链断裂（DNA double-strand break，DSB）修复有关，但它在黑色素瘤细胞核内的具体功能仍是未解之谜。为了揭开这层神秘面纱，来自国外的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。他们利用免疫荧光染色技术，对黑色素瘤患者的活检样本以及多种黑色素瘤细胞系进行染色，以此来观察 αSyn 在细胞内的定位情况；通过构建 αSyn 基因敲除（KO）细胞模型，对比分析 αSyn 缺失对细胞功能的影响；运用 DNA 损伤原位连接后邻近连接测定（DNA damage in situ ligation followed by proximity ligation assay，DI-PLA）、激光诱导损伤等技术，探究 αSyn 与 DSB 修复的关系；还借助转录组测序（RNA sequencing，RNA-seq）分析，挖掘 αSyn 在基因调控层面的作用。
研究结果如下：
- αSyn 定位于核仁的颗粒组分：研究人员对原发性皮肤黑色素瘤和脑转移性黑色素瘤活检样本进行染色，发现 αSyn 在多数样本中均有明显染色，且主要定位于细胞核和细胞质。进一步研究表明，αSyn 在黑色素细胞和黑色素瘤细胞的核仁中富集，尤其在核仁的颗粒组分（granular component，GC）中含量较高。通过免疫荧光染色、荧光反卷积分析和免疫金透射电子显微镜等技术，均证实了这一定位结果。
- αSyn KO 增加核和核仁中 γH2AX 水平：αSyn 与 DSB 修复的磷酸化组蛋白标记 γH2AX 在核仁中显著共定位。αSyn KO 细胞中，核和核仁内的 γH2AX 免疫细胞化学信号明显增加，而稳定重新引入野生型人 αSyn（αSyn “rescue”）可使 γH2AX 水平恢复到对照组水平。研究还发现，共济失调毛细血管扩张突变（ataxia-telangiectasia mutated，ATM）和共济失调毛细血管扩张和 Rad3 相关（ataxia-telangiectasia and Rad3-related，ATR）通路参与调节这一过程。
- αSyn 调节核仁 rDNA 的 DSB 修复：利用 I-PpoI 和 CRISPR-Cas9 系统诱导核仁核糖体 DNA（ribosomal DNA，rDNA）的 DSB，研究人员发现 αSyn 在 rDNA DSB 诱导后水平增加，并被招募到损伤位点附近。αSyn KO 细胞在 rDNA DSB 诱导后，γH2AX 水平显著升高，且修复过程明显延迟，这表明 αSyn 在调节 rDNA 的 DSB 修复中起着重要作用。
- αSyn 招募至核仁帽附近并调节 DSB 修复速率：I-PpoI 处理的 SK-Mel28 细胞中，αSyn 离散焦点紧邻核仁帽。通过纵向活细胞成像技术，研究人员发现 αSyn KO 细胞中核仁帽重组恢复正常核仁的速率较慢，这进一步证实了 αSyn 在调节 DSB 修复速率方面的重要性。
- αSyn KO 影响 MDC1 介导的 53BP1 招募及细胞功能：αSyn KO 细胞在 rDNA DSB 诱导后，MDC1 和 53BP1 向核仁帽的招募减少，而 BRCA1 的招募不受影响。这导致细胞出现异常，如微核形成增加，细胞增殖、迁移和侵袭能力受损。
- 转录组分析揭示 αSyn 参与核仁 DNA 结合调节和损伤修复途径：RNA-seq 分析发现，αSyn KO 细胞中有 64 个核仁相关转录本上调或下调。基因本体分析显示，这些转录本与 DNA 结合、转录调控和 DSB 修复等途径相关。例如，ATF3 在 αSyn KO 细胞中显著上调，它与细胞对多种应激的反应和 DSB 修复有关。
研究结论和讨论部分指出，αSyn 在黑色素瘤细胞的核仁 DNA 损伤修复中起着关键作用。它位于核仁的 GC 区域，在 DSB 修复过程中，αSyn 作用于 ATM 介导的 H2AX 磷酸化下游，促进 MDC1 的招募，进而影响 53BP1 的定位，最终影响 DSB 修复的进程。αSyn 功能缺失会导致 DSB 修复延迟，引发细胞异常，影响细胞的增殖、迁移和侵袭能力。此外，该研究还为理解 PD 和黑色素瘤之间的关联提供了新的视角。在 PD 中，αSyn 从细胞核中丢失可能导致神经元 DSB 修复缺陷，进而引发细胞死亡；而在黑色素瘤中，αSyn 的高表达可能增强 DSB 修复能力，帮助癌细胞逃避细胞死亡和衰老途径。这一研究成果为黑色素瘤的治疗提供了潜在的新靶点，有望开发出针对 αSyn 介导的核仁 DSB 修复的治疗策略，具有重要的理论和临床意义。
