近日，上海科技大学生命科学与技术学院孙博课题组与合作者针对同源重组修复DNA双链断裂分子机制的研究中取得重要进展。相关成果以“RPA–ssDNA co-phase separation facilitates RAD51 enrichment during homologous recombination”为题，在国际学术期刊《核酸研究》（Nucleic Acids Research）上发表。他们报道了在同源重组修复DNA断裂中，复制蛋白A（Replication Protein A, RPA）与单链DNA（single-stranded DNA, ssDNA）通过相分离形成凝聚体，在局部富集下游重组酶 RAD51，提出一种同源重组调控的新型分子机制。
同源重组是无损修复DNA双链断裂损伤的关键途径之一，在维持基因组稳定性中发挥重要作用，其功能缺陷与癌症等疾病发生密切相关。因此，该修复通路中的关键因子在维持基因组稳态中具有核心调控作用，其功能蛋白的异常或突变已成为重要的相关疾病治疗靶点。在此过程中，RPA作为一种高度保守的异源三聚体（RPA70，RPA32，RPA14），在DNA双链断裂后首先以高亲和力结合末端加工产生的ssDNA，稳定其结构以防止降解或二级结构形成，同时通过与多种同源重组及DNA损伤检查点蛋白的互作发挥关键调控作用。后续重组要求ssDNA结合的RPA被重组酶RAD51取代，组装前突触核蛋白复合体，以介导同源序列搜索和配对等关键步骤。然而，在复杂的细胞环境中，RAD51如何被有效募集至损伤位点，并在ssDNA上替换RPA仍有待研究。
研究团队基于RNase H核酸酶对RNA–DNA杂交分子中RNA链的特异性降解机制，开发了一种高效构建ssDNA的方法，建立了适用于 ssDNA 结合蛋白功能研究的单分子研究体系（图1左）。借用此方法，团队发现人源RPA可利用RPA70的N端结构域发生相分离，并与其包被的ssDNA协同形成具有较强机械稳定性的共凝聚体。此外，单分子及细胞实验进一步表明，与损伤位点共定位RPA凝聚体作为局部富集平台可促进RAD51募集；截去RPA70的N端结构会削弱RPA相分离，减少RAD51焦点形成，并降低DSB修复效率。综上，RPA–ssDNA共凝聚体在同源重组中有利于提高RAD51局部浓度，以便RAD51在ssDNA替换RPA（图1右）。
图1. 左：基于RNase H的ssDNA 构建方法。右：RPA能够和ssDNA发生共相分离，压缩ssDNA；RPA–ssDNA共凝聚体可作为“枢纽”，促进 重组酶RAD51的局部富集。
该研究揭示了同源重组过程中RPA与ssDNA相互作用的一种新型状态，阐明了其介导重组酶富集的关键分子基础，并进一步提出RPA通过相分离调控同源重组的分子机制，为理解同源重组依赖的DNA损伤修复过程提供了新见解。
上科大生命学院2024届博士毕业生李亚楠、2025级博士生赵毅及广州医科大学陈映宏博士为论文共同第一作者，孙博教授及广州医科大学李卫研究员、刘超研究员为论文共同通讯作者。
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