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在细胞生命活动中，TRIM52 的功能与调控机制尚不明晰。研究人员围绕其开展研究，发现 TRIM52 对维持基因组完整性意义重大，且受多种 E3 泛素连接酶调控。这为深入理解细胞生理及相关疾病机制提供了关键线索。
在生命的微观世界里，细胞如同一个个精密运转的小工厂，维持着生物体的正常运作。然而，细胞内众多蛋白质的功能和调控机制，仍像隐藏在迷雾中的宝藏，等待科学家们去探索。其中，TRIM52（Tripartite motif 52）蛋白就是这样一个神秘的存在。它在人类进化过程中经历了正向选择，却在许多其他哺乳动物中缺失 。按照常理，这样非保守的蛋白似乎在细胞中的作用并不关键，但令人意外的是，敲除 TRIM52 会损害细胞的适应性，这表明它在细胞中有着不可忽视的功能。为了揭开 TRIM52 的神秘面纱，来自奥地利维也纳生物中心（Vienna Biocenter）等机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员主要运用了 CRISPR 技术、质谱分析以及多种细胞生物学实验技术。通过 CRISPR 技术构建基因编辑细胞模型，对 TRIM52 进行敲除或修饰；利用质谱分析鉴定蛋白质相互作用和泛素化位点；借助各种细胞实验，如细胞竞争实验、免疫荧光实验等，探究 TRIM52 的功能和调控机制。
TRIM52 对维持基因组 DNA 完整性至关重要
研究人员利用携带可诱导 Cas9 盒的人 RKO 细胞系（p53 野生型结肠癌细胞），进行全基因组修饰筛选。结果发现，TRIM52 敲除会显著降低细胞适应性，同时鉴定出一些与易错的非同源末端连接（NHEJ）DNA 损伤反应相关的基因，这些基因的敲除与 TRIM52 缺失具有合成致死效应。进一步实验表明，NHEJ 和同源依赖性修复（HDR）途径在功能上与 TRIM52 存在冗余，这意味着 TRIM52 可能在 NHEJ 和 HDR 修复途径的上游发挥作用，维持基因组 DNA 的完整性。
TRIM52 可限制 TOP2 介导的 DNA 损伤积累
为了进一步探究 TRIM52 在维持基因组完整性中的具体作用，研究人员通过 TurboID 邻近标记技术，鉴定出 TRIM52 的物理相互作用蛋白，发现其与 DNA 损伤反应和转录调控相关蛋白密切相关。其中，Tyrosyl-DNA Phosphodiesterase 2（TDP2）和 Zinc Finger Protein 451（ZNF451）是 TRIM52 的两个强相互作用蛋白，它们在识别和解决拓扑异构酶 2（TOP2）损伤中起关键作用。通过 “Rapid Approach to DNA Adduct Recovery”（RADAR）实验发现，TRIM52 敲除会使细胞对 TOP2 毒物（如依托泊苷）更敏感，导致 TOP2-DNA 共价加合物增加，进而引发 DNA 双链断裂（DSB），这表明 TRIM52 在限制 TOP2 介导的 DNA 损伤积累方面发挥着重要作用。
TRIM52 通过泛素 - 蛋白酶体系统降解
考虑到 TRIM52 在 DNA 修复中的功能以及在多种癌症中表达上调的现象，研究人员探究了其丰度的调控机制。实验表明，TRIM52 主要通过泛素 - 蛋白酶体系统降解。用蛋白酶体抑制剂处理细胞后，TRIM52 蛋白水平显著增加；而用溶酶体抑制剂或 neddylation 抑制剂处理，对 TRIM52 浓度无明显影响。进一步研究发现，TRIM52 被 K48 多聚泛素化修饰，且至少有两个主要的赖氨酸残基参与其中。
TRIM52 被多种巨型 E3 连接酶靶向降解
为了确定负责 TRIM52 快速降解的因素，研究人员构建了稳定表达双蛋白稳定性报告基因的细胞系，并进行遗传筛选。结果鉴定出两个 E1 激活酶、多个 E2 结合酶以及三个高置信度的巨型 E3 连接酶：BIRC6、HUWE1 和 UBR4（与 KCMF1 相互作用）。功能验证实验表明，这些 E3 连接酶能够介导 TRIM52 的蛋白周转，敲除它们会显著增加内源性 TRIM52 的水平。
BIRC6、HUWE1 和 UBR4/KCMF1 靶向 TRIM52 RING 结构域的延伸环 2 区域
研究人员通过一系列实验发现，TRIM52 RING 结构域的延伸环 2 区域是其降解的主要决定因素。去除该区域会使 TRIM52 的不稳定性丧失，而将环 2 区域的酸性氨基酸残基突变为中性或碱性残基，可使融合蛋白完全稳定。此外，实验还证实 TRIM52 的泛素化和降解依赖于环 2 区域，BIRC6 和 HUWE1 可能与 TRIM52 在细胞内形成复合物，直接对其进行泛素化修饰，而 UBR4/KCMF1 可能通过泛素链延伸或其他间接方式促进 TRIM52 的降解。
BIRC6 和 UBR4/KCMF1 在体外对 TRIM52 进行泛素化修饰
体外泛素化实验表明，BIRC6 能够在体外对 TRIM52 进行多单泛素化修饰，且修饰位点主要在 RING 结构域内。而 UBR4/KCMF1 和 HUWE1 在体外对 TRIM52 的泛素化效率较低，但 UBR4/KCMF1 能够将 BIRC6 介导的单泛素化修饰延伸为多聚泛素链。这表明在细胞内，BIRC6 和 UBR4/KCMF1 可能协同作用，调控 TRIM52 的降解。
综上所述，该研究揭示了 TRIM52 在维持基因组完整性方面的重要功能，以及其被多种巨型 E3 连接酶精密调控的降解机制。这不仅为理解细胞如何维持基因组稳定性提供了新的视角，也为深入研究相关疾病（如癌症）的发生发展机制奠定了基础。未来，进一步探究 TRIM52 与其他蛋白的相互作用以及其在不同生理和病理条件下的功能，将有助于开发针对相关疾病的新型治疗策略。
