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为探究 POLH 基因变体功能，研究人员对 9 种非同义生殖系变体展开研究。结果发现 F17S、C227Y、R356X 和 R81C 变体影响聚合酶活性或蛋白表达，使细胞难以抵御 UV 和顺铂损伤，这对理解癌症易感性及治疗意义重大。
在生命的微观世界里，细胞时刻面临着各种 “危机”。紫外线（UV）辐射，就像天空中隐藏的 “暗器”，会在 DNA 上留下特殊的 “伤口”—— 环丁烷嘧啶二聚体（CTD）；而顺铂，这种常用的抗癌药物，在杀死癌细胞的同时，也会在细胞的 DNA 上造成链内嘌呤交联。幸运的是，细胞中有一位 “守护者”——DNA 聚合酶 η（pol η），它能精准地跨越这些 DNA 损伤进行复制，维持基因组的稳定，保护细胞免受伤害。
然而，当编码 pol η 的 POLH 基因出现问题时，情况就变得棘手起来。有一种罕见的遗传性疾病 —— 着色性干皮病变体（XPV），就是因为 POLH 基因的缺陷。患有 XPV 的患者，对阳光极度敏感，皮肤癌的发病风险极高，而且在接受顺铂化疗时，还容易出现严重的不良反应。这背后的原因就是 pol η 功能受损，无法正常修复 UV 诱导的 CTD，导致突变增加，癌症风险上升。
随着研究的深入，科学家们发现 POLH 基因存在各种各样的变体，无论是在正常人群的生殖细胞中，还是在肿瘤组织里都有出现。这些变体就像隐藏在细胞里的 “暗雷”，可能影响 pol η 的功能，但它们具体的作用却一直是个谜。为了揭开这个谜团，更好地理解癌症的发生机制，找到预测癌症风险和治疗效果的新方法，研究人员踏上了探索之旅。
来自未知研究机构的研究人员，针对 9 种非同义生殖系 POLH 变体展开了一项全面的研究。这些变体是从 Ensembl 和 COSMIC 数据库中精心挑选出来的，它们都位于聚合酶核心区域，计算机预测可能具有危害性，其中 5 种还在肿瘤组织中被检测到。研究人员通过一系列实验，深入分析了这些变体对酶活性、蛋白表达和细胞功能的影响，最终取得了重要的研究成果。该研究成果发表在《Chemico - Biological Interactions》上。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，利用重组 pol η（1 - 432）蛋白评估变体的聚合酶活性；然后，在 POLH 缺陷的人胚胎肾（HEK）293 细胞中进行细胞互补试验，观察变体能否拯救细胞对 UV 和顺铂的敏感性；对于在转染细胞中未表达的变体，运用 CRISPR/Cas9 介导的基因编辑技术构建敲入细胞模型，进一步探究其细胞功能 。
选择和计算机预测潜在功能异常的人类 POLH 变体
研究人员依据多个标准，从数据库中挑选出 9 种人类生殖系 POLH 变体。这些标准包括非同义变化、位于聚合酶核心结构域内、经 SIFT、Polyphen 和 CADD 算法预测为有害，以及在肿瘤样本中被识别。通过计算机预测，初步判断这些变体可能会对 pol η 的功能产生影响。
变体对聚合酶活性的影响
研究人员对重组的 pol η（1 - 432）蛋白进行分析，评估变体的聚合酶活性。结果发现，与野生型相比，F17S、C227Y 和 R356X 变体在跨越顺式 - 顺式环丁烷胸腺嘧啶二聚体（CTD）时，聚合酶活性大幅降低甚至几乎消失。这表明这些变体严重损害了 pol η 在应对特定 DNA 损伤时的复制能力。
变体对细胞对 UV 和顺铂敏感性的影响
在 POLH 缺陷的 HEK 293 细胞实验中，转染野生型 POLH 的细胞能够恢复对 UV 和顺铂的耐受性，而转染 F17S、R81C、C227Y 或 R356X 变体的细胞则无法做到这一点。这说明这些变体无法像正常的 pol η 那样，帮助细胞抵御 UV 辐射和顺铂造成的损伤，使细胞对这些损伤更加敏感。值得注意的是，R81C 变体蛋白在转染细胞中无法检测到，这意味着它可能存在表达或稳定性方面的问题。
变体的稳态动力学分析
进一步的稳态动力学分析显示，F17S、C227Y 和 R356X 变体在正确插入 dATP 以跨越 CTD 时，kcat/Km值降低了 3 到 5000 倍，这表明这些变体在催化效率上与野生型相比有显著下降。而 R81C 变体虽然在细胞实验中表现异常，但它的动力学参数与野生型酶相当，这说明其功能异常可能并非源于催化效率的改变。
CRISPR/Cas9 介导的 R81C 变体敲入实验
研究人员运用 CRISPR/Cas9 技术，在 HEK 293T 细胞中构建了 R81C 变体敲入模型。实验结果显示，R81C 变体导致 pol η 蛋白表达显著受损，细胞对顺铂的敏感性增加。这进一步证实了 R81C 变体对细胞功能的负面影响，即使在更接近生理状态的细胞模型中，它也无法正常发挥保护细胞的作用。
研究结论表明，F17S、C227Y、R356X 和 R81C 这 4 种 POLH 变体，通过破坏酶活性或蛋白表达，削弱了细胞对 UV 辐射和顺铂的耐受性。其中，R81C 和 R356X 变体在皮肤肿瘤样本中被发现，这暗示它们可能与癌症的发生发展存在潜在联系。
这项研究具有重要意义。它首次对多种生殖系 POLH 变体进行了系统的功能分析，为理解 POLH 基因变体的生物学意义提供了关键证据。这些变体可能成为预测癌症风险和治疗反应的潜在生物标志物，有助于医生更精准地评估患者的病情，制定个性化的治疗方案。同时，研究结果也为进一步探究 DNA 损伤修复机制和癌症发生发展的分子机制奠定了基础，为未来开发更有效的癌症治疗方法提供了新的思路和方向。
