DNA雙鏈斷裂（DSB）發生時，DNA修復因數就會被募集到DNA損傷處並通過不同途徑修復DSB。這些DSB修復因數有序的加載到DNA損傷處並在細胞核中形成類似相分離的凝聚物。當使用電離輻射處理細胞誘導DSB時，經常會觀察到這種現象。 囙此，這些DSB修復因數形成的凝聚物也被稱為電離輻射誘導斑點（IRIF）。
近期關於相分離的研究表明，RNA是無膜核體形成的重要組成部分。儘管已經有一些RNA種類被報導可以調節DSB誘導的斑點形成，但這些RNA在進化過程中都是不保守的，而DNA損傷誘導的斑點形成在進化上極度保守。囙此，DNA損傷誘導斑點的主要RNA成分尚待研究。
近日，西湖大學生命科學學院俞曉春團隊在Cell Research發表了題為“Pre-ribosomal RNA reorganizes DNA damage repair factors in nucleus during meiotic prophase and DNA damage response”的研究論文，揭示了核糖體RNA前體是DSB Foci中的主要RNA成份且介導了DSB修復因數的招募。
論文連結：
https://www.nature.com/articles/s41422-021-00597-4
DSBs也發生在一些生理過程中，一個典型的例子是減數分裂前的同源重組（HR）。在生殖細胞中，DSB由SPO11（一種拓撲異構酶樣酶）產生。這些DSB需由DSB修復因數修復以完成HR。由於缺乏同源性，雄性生殖細胞中的X和Y染色上SPO11誘導的DSB不能由經典HR修復。囙此，X和Y染色體上的DSB的存在時間延長，各種DNA損傷修復因數被募集在這兩條性染色體上，形成類似相分離的結構，稱為XY body。XY body是人類及小鼠體內最大的DSB斑點。囙此，XY body是研究DSB修復的理想模型。
DNA損傷應答蛋白被募集於XY body
Linyu Lu，Xiaochun Yu.Cell Cycle.2015；14（4）：516-25.doi: 10.1080/15384101.2014.998070.
以小鼠精母細胞XY body為研究模型，研究團隊首先發現XY body處有高豐度的RNA存在，通過原位雜交及γH2AX抗體介導的RNA-ChIP-seq，初步確定，XY body處的RNA主要是核糖體RNA（rRNA）。經深入研究，研究團隊發現XY body中的rRNA主要是核糖體RNA前體（pre-rRNA），且pre-rRNA在減數分裂前期逐步遷移至XY body中。同時，pre-rRNA富集於X和Y染色體unsynapsed區域，pre-rRNA相關的非編碼RNA及核糖體蛋白也定位於XY body中，這提示pre-rRNA可能參與HR修復。
進一步研究發現，pre-rRNA與DSB修復蛋白TopBP1和BRCA1的BRCT domain相互作用並介導BRCT重組蛋白與unsynapsed區域的雜交。此外，H2AX或MDC1缺失會影響pre-rRNA在XY body中的定位。
核糖體RNA是XY body上主要的RNA種類
研究團隊接下來探索了pre-rRNA在體細胞DSB修復中的作用。與精母細胞中的結果相似，pre-RNA及其相關蛋白在DSB發生後被招募於體細胞IRIF。暫態抑制pre-rRNA的轉錄且不影響細胞蛋白翻譯的情况下，DSB相關蛋白IRIF形成受阻，HR修復效率降低。H2AX和MDC1調控pre-rRNA向IRIF的聚集，MDC1的FHA domain和PST repeats識別pre-rRNA從而介導DSB修復因數的相分離，這可能是DSB修復因數在損傷處形成斑點的分子基礎。
Pre-rRNA調控IRIF形成及HR修復效率
該研究揭示了DSB修復的一種新的分子機制以及pre-rRNA意料之外的新的生物學功能。同時，該研究也暗示了pre-rRNA在染色質生物學領域其他生物學過程（如DNA複製和重組等）中潜在的作用。
西湖大學生命科學學院俞曉春教授為本文的通訊作者，博士後蓋曉晨、辛帝、吳朵和王鑫為本文共同第一作者，2020級研究生陳琳琳、王藝清做出重要貢獻，分別為第二、三作者。該研究得到國家自然科學基金、西湖實驗室、西湖大學等機构的資助，感謝西湖大學生物醫學實驗技術中心、實驗動物中心為該研究提供支援。
俞曉春團隊長期致力於DNA損傷修復機制和癌症發生發展的研究。眾所周知細胞內基因組隨時面臨著來自體外和體內的各種損傷因素的挑戰，如果DNA的損傷得不到及時修復，則會導致細胞的細胞週期紊亂、細胞凋亡、癌症發生等等惡性結果。如何正確完成DNA的損傷修復並維持基因組的穩定性，對於細胞的存活進而防止腫瘤等重大疾病的發生起著至關重要的作用。與此相關的分子機制研究是DNA損傷修復生物學的覈心內容，對於腫瘤的診斷、抗腫瘤藥物的設計等都具有重要的理論指導意義。其學術成果特別對家族性乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌和白血病檢測和治療產生巨大的影響。
俞曉春團隊期盼具有濃厚科學研究興趣的青年學者來共同組建一支生機勃勃的科研團隊（博士後崗位等）。
實驗室網站：
https://yuxiaochun.lab.westlake.edu.cn/