DHX36/G4R1缺失通过G-四链体介导的基因组不稳定性和先天免疫基因调控促进癌症发生

本研究针对G-四链体(G4)解旋酶DHX36在维持基因组稳定性中的关键作用展开深入探索。研究人员通过CRISPR/Cas9构建DHX36敲除的Jurkat细胞模型，结合全基因组DNA双链断裂(DSB)定位和转录组分析，首次揭示DHX36缺失导致G4位点DSB富集，激活NF-κB信号通路并上调促炎细胞因子表达。该发现为理解G4结构介导的基因组不稳定机制及其在癌症免疫调控中的作用提供了新视角，对B细胞急性淋巴细胞白血病(B-ALL)预后评估具有重要临床意义。

　　

在生命的遗传密码中，隐藏着一种特殊的DNA结构——G-四链体(G-quadruplex, G4)。这种由鸟嘌呤富集序列形成的四链结构，如同DNA分子打出的"中国结"，广泛分布于人类基因组的调控区域。近年来，科学家们逐渐认识到这些非经典结构在基因表达调控和基因组稳定性中扮演着关键角色。然而，当细胞失去解开这些"分子绳结"的能力时，会发生什么？这成为困扰研究人员的重要科学问题。

美国弗吉尼亚大学医学院的研究团队在《Nucleic Acids Research》发表的重要研究，揭开了这一谜题的关键部分。研究发现，一种名为DHX36（又称G4R1）的特殊解旋酶，是细胞内专门负责解开G4结构的"分子剪刀"。当这把剪刀失灵时，基因组中堆积的G4结构会引发一系列连锁反应，不仅导致DNA损伤，还会意外激活免疫系统——这一发现为理解癌症发生和免疫调控提供了全新视角。

研究人员采用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建DHX36敲除的Jurkat细胞系，通过全基因组DNA双链断裂(DSB)测序技术精确绘制断裂位点，结合RNA测序和染色质免疫沉淀(ChIP-seq)分析基因表达和表观遗传变化。蛋白质印迹和免疫荧光等技术用于验证信号通路激活和亚细胞定位变化，Luminex多重检测评估细胞因子分泌水平。临床数据分析则来自TARGET-ALL队列的108例B-ALL患者样本。

研究结果部分呈现了多个重要发现：

"DHX36解旋酶缺失导致DNA双链断裂增加"部分显示，DHX36敲除使DSB热点数量从WT细胞的371个激增至KO1的19,523个和KO2的23,831个。通过比较33,304个断裂簇位点，发现88%与保守的G4位点重叠，证实G4结构是基因组脆弱性的主要来源。

"DNA双链断裂在DHX36敲除细胞的G4基因组区域富集"部分揭示，G4位点特别容易发生在转录起始位点(TSS)附近。引人注目的是，断裂更倾向于发生在G4结构的C-rich链而非G-rich链，这种链特异性断裂模式为理解G4相关DNA损伤机制提供了新线索。

"DHX36敲除细胞在G4富集的转录调控区域显示基因组不稳定性"部分表明，活跃转录基因的TSS区域、RNA聚合酶II暂停位点以及H3K27ac、H3K4me3标记的活跃增强子/启动子区域，都是DSB的热点区域。特别值得注意的是，CTCF结合位点的断裂模式暗示G4结构可能影响染色质高级结构的维持。

"G4结构以功能依赖的方式促进基因组不稳定性"部分通过将调控区域分为含G4基序(G4+)和不含G4基序(G4-)两组，证实G4+位点的断裂水平显著高于G4-位点。这种差异在强转录活性区域尤为明显，说明G4介导的基因组不稳定性与功能活性密切相关。

"DHX36解旋酶缺失导致免疫应答相关基因上调"部分通过转录组分析发现，敲除细胞中686个基因显著上调，这些基因富集于T细胞激活、免疫应答等通路。共表达分析鉴定出一个包含401个基因的模块(M2)，其中包含多个NF-κB靶基因，如B2M、IL16和TNFSF10。

"DHX36缺失导致NF-κB信号通路激活"部分提供了机制解释：免疫印迹显示RelA/p65核转位增加，细胞因子检测证实CCL1/I-309和IL-16分泌增多。更关键的是，发现细胞质中双链DNA片段积累和STING表达上调，提示cGAS-STING通路可能参与这一过程。使用G4稳定剂吡啶斯他明(PDS)处理可模拟DHX36缺失的表型，进一步证实G4结构在这一过程中的核心作用。

"B-ALL患者生存率与DHX36高表达相关"的临床数据分析显示，DHX36低表达患者中STING1表达显著升高，且总生存期更短。免疫浸润分析发现DHX36高表达组富集更多自然杀伤T(NKT)细胞，这与良好预后相关。

这项研究系统阐明了DHX36通过调控G4结构维持基因组稳定的分子机制，并首次将G4代谢异常与先天免疫激活联系起来。在理论层面，研究揭示了G4结构在转录调控和基因组稳定性中的双重角色，为理解表观遗传调控提供了新视角。在临床转化方面，发现DHX36表达水平与B-ALL预后的相关性，为开发新的诊断标志物和治疗靶点奠定了基础。特别值得注意的是，研究提出的"G4-基因组不稳定-免疫激活"轴，为解释某些癌症中自发免疫反应的发生机制提供了全新框架，也为利用G4靶向药物调控肿瘤微环境提供了理论依据。