USP37通过拮抗HLTF保护损伤复制叉并促进BRCA1缺陷细胞存活及PARP抑制剂耐药性的机制研究

本研究针对BRCA1缺陷肿瘤对PARP抑制剂(PARPi)产生耐药性的临床难题，通过全基因组CRISPR筛选发现去泛素化酶USP37是决定PARPi毒性的关键因子。研究人员揭示USP37通过稳定复制蛋白A(RPA)和限制解旋酶样转录因子(HLTF)在复制叉的积累，保护损伤复制叉免受MRE11依赖性降解，从而维持BRCA1缺陷细胞的存活并介导PARPi耐药。该发现为克服PARPi耐药提供了新靶点，具有重要临床转化价值。

　　

在肿瘤治疗领域，PARP抑制剂(PARPi)的问世为BRCA1/2突变患者带来了革命性的治疗突破。然而临床数据显示，约40-70%的患者最终会产生耐药性，这成为制约疗效的关键瓶颈。耐药机制复杂多样，包括同源重组修复(HR)功能恢复、复制叉稳定性增强等，但目前针对这些耐药途径的有效干预策略仍显不足。如何破解PARPi耐药困境，成为当前肿瘤治疗研究的焦点问题。

南京中医药大学和德克萨斯大学MD安德森癌症中心的研究团队通过创新性研究，发现去泛素化酶USP37在调控PARPi敏感性中的核心作用。这项发表在《Nucleic Acids Research》的研究，采用全基因组CRISPR筛选技术，在BRCA1缺陷细胞中系统鉴定出USP37是决定PARPi毒性的关键调控因子。研究发现USP37缺失会显著增强BRCA1缺陷细胞对PARPi的敏感性，并能部分克服由53BP1缺失引起的PARPi耐药。

研究团队运用了多项关键技术方法：通过CRISPR-Cas9技术构建BRCA1条件性敲除细胞系；采用全基因组CRISPR筛选鉴定PARPi敏感性相关基因；利用免疫共沉淀和去泛素化实验分析蛋白相互作用；通过DNA纤维分析、原生BrdU标记等技术评估复制叉稳定性；结合细胞存活实验和染色体畸变分析验证功能表型。

研究结果部分，"USP37 depletion displays synthetic lethality with BRCA1 loss"显示，通过AID和dTAG技术构建BRCA1条件性敲除细胞系，CRISPR筛选发现USP37缺失与BRCA1缺陷具有合成致死效应。在多种BRCA1突变肿瘤模型中，USP37敲除均显著抑制细胞增殖。

"USP37 protects replication forks against uncontrolled degradation of nascent DNA"部分揭示，USP37缺失导致BRCA1缺陷细胞中γH2AX信号增强、微核形成增多和染色体异常增加。DNA纤维实验证实USP37能保护新生DNA免受失控性降解。

"Cells with loss of USP37 show high vulnerabilities upon challenge with ATRi/CHK1i or HU-induced replication stress"表明，USP37敲除细胞对ATR抑制剂(ATRi)、CHK1抑制剂(CHK1i)和羟基脲(HU)特别敏感，伴随RPA过度磷酸化和DNA损伤信号增强，提示USP37在复制应激应答中的关键作用。

"USP37 may be involved in RPA deubiquitination"通过免疫共沉淀证实USP37与RPA复合体相互作用，去泛素化实验显示其催化活性对RPA调控至关重要。催化失活突变体C350S无法挽救USP37缺失导致的表型。

"HLTF counteracts replication catastrophe induced by USP37 loss"部分发现，二次CRISPR筛选鉴定HLTF是USP37的遗传互作因子。USP37通过限制HLTF在复制叉的积累，防止其促进的复制叉反转和MRE11依赖性降解。

"HLTF depletion rescues cell lethality upon USP37 loss in BRCA1-deficient cells"证实，HLTF敲除可挽救USP37缺失导致的复制叉不稳定性和PARPi超敏感性，MRE11抑制剂Mirin也能逆转相关表型。

该研究首次阐明USP37-HLTF调控轴在维持复制叉稳定性和PARPi应答中的核心作用。USP37通过双重机制发挥作用：一方面通过去泛素化RPA防止其过度消耗；另一方面限制HLTF介导的复制叉反转，从而避免MRE11依赖性降解。这些发现不仅揭示了BRCA1缺陷细胞存活的新机制，更重要的是为克服临床PARPi耐药提供了潜在治疗靶点。研究提出的靶向USP37-HLTF通路策略，有望成为治疗BRCA突变肿瘤的新型联合治疗方案，具有重要的临床转化前景。未来开发USP37特异性抑制剂，或将成为增强PARPi疗效、逆转耐药的有力武器。