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引言
DNA修复和自噬是保证细胞存活的两个核心生物过程。DNA修复机制的主要职责是修复DNA的损伤，以维持基因组的稳定性；而自噬则通过清除细胞内多余及受损的蛋白质和细胞器，确保细胞内环境的稳定。拓扑异构酶I（TOP1）是DNA复制和转录过程中必不可少的元素，它通过切割和重接DNA来减少超螺旋结构引起的扭曲。
然而，TOP1与DNA形成的共价结合物——TOP1cc，是一种有害的DNA损伤，会导致基因组的不稳定，甚至可能导致细胞死亡。TOP1cc的修复过程依赖于酪氨酸DNA磷酸双酯酶1（TDP1）和MRE11核酸酶的介导作用。然而，目前对于TOP1cc修复过程与蛋白质降解途径之间的联系知之甚少。此外，自噬因子在DNA复制叉附近的积累暗示自噬可能在DNA损伤修复中发挥作用。
研究显示，TEX264是一种保守蛋白，既作为自噬受体，也是TOP1cc修复的参与者，不过TEX264是否通过自噬来促进TOP1cc修复尚不明确。
近日，英国牛津大学拉德克利夫医院的Kristijan Ramadan研究团队在《Cell》上发表了一篇题为“TEX264驱动选择性自噬 DNA 损伤以促进 DNA 修复和细胞存活”的研究论文，揭示了TEX264在核吞噬作用中的核心角色，这一过程对于基因组的稳定性和细胞的存活至关重要。
研究人员通过免疫共沉淀和蛋白质组学分析发现，自噬相关蛋白（如Beclin-1、TEX264、CHMP7、ATG7、SNAP29）在DNA复制叉处出现富集，尤其是在CPT（诱导DNA复制压力的化合物）处理后，这一现象尤为明显，暗示自噬可能在应对DNA复制压力时发挥作用。利用LysoIP技术分离溶酶体，并通过质谱分析其蛋白质构成后，发现CPT处理后，大量DNA复制相关蛋白和核蛋白（如DNA聚合酶、MCM复合物蛋白、核孔复合物）被运送至溶酶体，表明溶酶体可能直接参与DNA损伤的清除。
进一步研究显示，CPT处理后，TOP1cc水平恢复受到mTOR抑制剂Torin的促进，而自噬抑制剂ATG7的缺失则完全阻止了TOP1cc的修复，证明自噬在TOP1cc修复过程中的关键性。此外，syntaxin 17和RB1CC1等其他自噬相关蛋白也参与了TOP1cc的降解进程以及细胞对CPT的存活反应，表明TOP1cc自噬修复由一个复杂的自噬蛋白网络所调控。进一步的实验使用mCherry-TOP1-GFP报告系统证实，在低剂量CPT处理后，TOP1进入溶酶体，显示TOP1cc可以被溶酶体直接降解。
研究团队还通过分析γ-H2AX和53BP1的定位发现，低剂量CPT诱导的DNA损伤主要为复制压力原因，与DNA双链断裂无关。此外，ATR抑制剂VE-822显著抑制TOP1cc的转运，而ATM抑制剂KU-55933没有这一效果，表明ATR在响应DNA复制压力及促进TOP1cc降解中起重要作用。同时，自噬抑制剂ATG7和syntaxin 17的缺失加重了在低剂量CPT处理后的蛋白质聚集体形成，提示自噬在防止细胞内蛋白质聚集方面的功能。
最后，研究发现MRE11核酸酶的缺失严重阻止了TOP1cc的转运，而MUS81和TDP1的缺失没有这样的影响，这表明MRE11在将TOP1cc从核内运送到溶酶体方面具有关键作用。通过LysoIP-Seq技术分离溶酶体中的DNA片段并进行序列分析，发现这些片段主要来源于核DNA，并且多来自于内含子和着丝粒区域，暗示溶酶体能够清除整体的TOP1cc损伤，包括其蛋白质部分及相关的DNA片段。通过使用TOP1cc特异性抗体和LysoIP等技术确认，低剂量CPT处理后TOP1cc在细胞质中存在，证明TOP1cc能够从细胞核转运到细胞质，并随后被溶酶体降解。
总而言之，这项研究揭示了选择性自噬在DNA修复中的重要进化功能，并表明自噬对维持基因组稳定和细胞存活具有重大意义。此外，该研究指出，在结直肠癌患者的治疗中，TEX264的表达水平与对TOP1抑制剂如伊立替康的化疗反应存在关联。
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