癌症新型靶点：WRN_活性_核酸

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WRN是一种具有多种酶活性的多功能的DNA解螺旋酶。
WRN表现有DNA依赖的ATP酶活性，ATP依赖的3’→5’DNA解螺旋酶活性，单链DNA退火活性，核酸外切酶活性。

癌症新型靶点：WRN_活性_核酸癌症新型靶点：WRN_活性_核酸通讯

Rec Q解螺旋酶概述

（图片来自网络侵删）

解螺旋酶是自然界中一类打开核酸链之间氢键的酶，在生物体中发挥多种主要的功能。
RecQ解螺旋酶是自然界的第二大类解螺旋酶，广泛分布在从细菌到人类等浩瀚生物之中，其在生物体DNA代谢、坚持基因组稳定过程中发挥着重要的浸染。
Werner综合征蛋白是RecQ解螺旋酶的一种。
在人体中有5种RecQ解螺旋酶，分别是RecQ1、BLM(RecQ2)、WRN(RecQ3)、RecQ4、RecQ5。

RecQ解旋酶属于SF2家族解旋酶，进化过程中从原核到真核生物都是高度守旧的，在基因组稳定性的坚持中发挥主要功能。

RecQ解旋酶包含三个守旧的构造域：如图1所示，RecQ解旋酶独占的Helicase构造域和RecQ羧基末端构造域(RQC)，以及解旋酶和核糖核酸DC-末端构造域(HRDC)，这个构造域也存在于其他DNA结合蛋白中。
除了人类的三个RecQ解旋酶RecQ1、RecQ4和RecQ5，大肠杆菌RecQ三个构造域在其他物种的RecQ同源物中也是守旧的。
Helicase构造域和RQC构造域形成大肠杆菌RecQ 59kDa的催化核心，在体外该片段可以催化单链DNA(ssDNA)结合并具有3'→5'解旋酶活性，与全终年夜肠杆菌RecQ的解旋活性基本相同。

个中BLM、WRN、RecQ4功能缺失落分别会导致常染色体隐性遗传病布鲁姆综合征(Bloom syndrome，BS)，沃纳综合症综合征(Werner syndrome，WS)以及罗斯蒙德-汤姆森综合征(Rothmund-Thomson syndrome，RTS)。
这个核心片段的晶体具有四个不同子域的单体：Helicase构造域由两个N末端RecA样亚构造域组成，个中ATP和ssDNA结合位点夹在它们之间，并发挥解旋酶的“马达”功能。
解旋酶活性对付体内RecQ解旋酶功能至关主要，并且该构造域中的点突变导致酿酒酵母，小鼠和人类的解旋酶活性钝化。
对RQC浸染巨大的C端构造域催化核心由Zn2+结合亚构造域和β-发夹螺旋-螺旋(WH)亚构造域组成，它们一起构成dsDNA结合构造域。

在大肠杆菌RecQ中取代Zn2+配位的半胱氨酸残基揭示了Zn2+结合域对稳定DNA结合和蛋白质稳定性是必需的。
在BLM和RecQ5中Zn2+配位半胱氨酸的突变产生类似的结果，这表明该功能在进化上是守旧的。

图1 Rec Q解旋酶家族的构造特点

Werner综合征

Werner综合征由德国的Werner博士1904年首先宣布，别号成人早老症。
是一种由于染色体8p11-12发生退行性突变而导致的常染色体隐性遗传性疾病，多见于近亲结婚的子代，以堂兄妹间结婚者的子代居多。

临床表现为包括早衰和各种与早衰干系的继发性症状，包括双眼白内障，皮肤萎缩，身材矮小，头发灰白稀疏。
此外祸者常会发生II型糖尿病，骨质疏松，动脉粥样硬化和肿瘤。
WS患者均匀去世亡年事在46-54周岁，个中最紧张的去世因是恶性肿瘤和心肌梗去世。

Werner综合征无治愈方法，紧张以对症治疗为主。
手术治疗白内障，预防皮肤溃疡，利用降糖药物治疗糖尿病，补充性激素等。

WRN基因序列

WRN基因定位在8号染色体8p12，WRN基因基因序列如下：

MSEKKLETTAQQRKCPEWMNVQNKRCAVEERKACVRKSVFEDDLPFLEFTGSIVYSYDASDCSFLSEDISMSLSDGDVVGFDMEWPPLYNRGKLGKVALIQLCVSESKCYLFHVSSMSVFPQGLKMLLENKAVKKAGVGIEGDQWKLLRDFDIKLKNFVELTDVANKKLKCTETWSLNSLVKHLLGKQLLKDKSIRCSNWSKFPLTEDQKLYAATDAYAGFIIYRNLEILDDTVQRFAINKEEEILLSDMNKQLTSISEEVMDLAKHLPHAFSKLENPRRVSILLKDISENLYSLRRMIIGSTNIETELRPSNNLNLLSFEDSTTGGVQQKQIREHEVLIHVEDETWDPTLDHLAKHDGEDVLGNKVERKEDGFEDGVEDNKLKENMERACLMSLDITEHELQILEQQSQEEYLSDIAYKSTEHLSPNDNENDTSYVIESDEDLEMEMLKHLSPNDNENDTSYVIESDEDLEMEMLKSLENLNSGTVEPTHSKCLKMERNLGLPTKEEEEDDENEANEGEEDDDKDFLWPAPNEEQVTCLKMYFGHSSFKPVQWKVIHSVLEERRDNVAVMATGYGKSLCFQYPPVYVGKIGLVISPLISLMEDQVLQLKMSNIPACFLGSAQSENVLTDIKLGKYRIVYVTPEYCSGNMGLLQQLEADIGITLIAVDEAHCISEWGHDFRDSFRKLGSLKTALPMVPIVALTATASSSIREDIVRCLNLRNPQITCTGFDRPNLYLEVRRKTGNILQDLQPFLVKTSSHWEFEGPTIIYCPSRKMTQQVTGELRKLNLSCGTYHAGMSFSTRKDIHHRFVRDEIQCVIATIAFGMGINKADIRQVIHYGAPKDMESYYQEIGRAGRDGLQSSCHVLWAPADINLNRHLLTEIRNEKFRLYKLKMMAKMEKYLHSSRCRRQIILSHFEDKQVQKASLGIMGTEKCCDNCRSRLDHCYSMDDSEDTSWDFGPQAFKLLSAVDILGEKFGIGLPILFLRGSNSQRLADQYRRHSLFGTGKDQTESWWKAFSRQLITEGFLVEVSRYNKFMKICALTKKGRNWLHKANTESQSLILQANEELCPKKLLLPSSKTVSSGTKEHCYNQVPVELSTEKKSNLEKLYSYKPCDKISSGSNISKKSIMVQSPEKAYSSSQPVISAQEQETQIVLYGKLVEARQKHANKMDVPPAILATNKILVDMAKMRPTTVENVKRIDGVSEGKAAMLAPLLEVIKHFCQTNSVQTDLFSSTKPQEEQKTSLVAKNKICTLSQSMAITYSLFQEKKMPLKSIAESRILPLMTIGMHLSQAVKAGCPLDLERAGLTPEVQKIIADVIRNPPVNSDMSKISLIRMLVPENIDTYLIHMAIEILKHGPDSGLQPSCDVNKRRCFPGSEEICSSSKRSKEEVGINTETSSAERKRRLPVWFAKGSDTSKKLMDKTKRGGLFS

WRN基因构造

WRN基因跨度超过250 kb，35个外显子，个中34个为编码外显子。
编码由1432个氨基酸残基组成、分子质量为160 kD的WRN蛋白（WRNp）。
从N端到C端紧张分成5部分：核酸外切酶构造域、解螺旋酶(或ATP酶)构造域、RecQ碳末端(RecQ C-terminal,RQC)构造域、解螺旋酶核糖核酸酶D碳末端(helicase-and-ribonucleaseD/Cterminal,HRDC)构造域、核定位旗子暗记(nuclear localization signal,NLS)。
个中，ATPase构造域和RQC构造域是WRN发挥解旋酶功能的核心。

其余，WRN是其家族成员中唯一拥有核酸外切酶构造域的RecQ蛋白，具有核酸外切酶活性。
WRN解旋酶和核酸外切酶构造域既独立又相互协同，以分解多种DNA底物，例如双链DNA、D环、复制叉和气泡构造、G-四链体、Holliday连接、DNA flaps等。

图2 人WRN构造图

WRN生物学功能

WRN是一种既可以和DNA结合又可以和其他蛋白质结合的多功能的DNA解螺旋酶，在生物体中发挥多种生物学功能。
WRN在DNA复制、DNA重组、DNA损伤修复、基因转录、坚持端粒稳定、坚持异染色质稳定等生物学过程中发挥主要的浸染。

常见的DNA损伤有碱基受到氧化、脱氨基、甲基化等化学润色而发生改变导致的碱基更换、错配、跨链连接和DNA断裂等。
WRN与polδ、polβ、APE1、PARP1等多个参与BER的蛋白在功能上具有相互浸染。
WRN解旋酶活性能够刺激polβ介导的DNA链置换合成，WRN核酸外切酶和解旋酶活性则可以与polβ协同浸染处理3错配。

在DNA双链断裂(double-strand break，DSB)修复中，WRN通过经典的非同源末端连(canonic

non-homologous end-joining，c-NHEJ)修复和HRR发挥浸染。
c-NHEJ介导的DSB修复在细胞周期中占主导地位。
KU70/80异二聚体和DNA-PK形成稳定的复合物，并启动DSB修复；KU70/80异二聚体的直接相互浸染可刺激WRN的核酸外切酶活性，有助于处理DSB末端。

当KU70/80毛病时，DSB修复从c-NHEJ切换为替代型NHEJ(alternative NHEJ，alt-NHEJ)。
在alt-NHEJ修复中，DSB末端被PARP和MRE11识别，随后MRE11/RAD50/NBS1(MRN)复合物和CtIP通过切除处理断裂末端。
值得把稳的是，当WRN被招募到DSB时，它会抑制MRE11和CtIP的招募，并保护断裂的DNA免受5端切除，抑制alt-NHEJ。

HRR由MRN复合物通过MRE11的核酸内切酶和3–5核酸外切酶活性与CtIP启动。
细胞周期蛋白依赖性激酶1可磷酸化WRN的丝氨酸1133位点，调节DSB处的MRE11召募来切换HRR和NHEJ。
WRN可与DNA复制解旋酶/核酸酶2发生相互浸染，促进RPA依赖的DNA末端加工和切除。
其余，BRCA1还直接与WRN相互浸染并刺激WRN的解旋酶和核酸外切酶活性，促进DNA末端切除。

R环(R-loop)是转录干系基因组不稳定性的紧张来源。
R环会毁坏S期的复制叉进程，导致DNA复制叉的毁坏、发生DSB或进入有丝分裂前的不完全复制。
研究表明，WRN在限定R环干系基因组不稳定性中发挥了主要浸染。
ATR激酶是参与识别和稳定结束复制叉的紧张激酶WRN和ATR通路之间存在相互浸染；在复制压力下，ATR依赖的WRN磷酸化，充当CHK1激活的介质，促进复制的规复和防止在结束的分叉处形成DSB。
同时，WRN解旋酶活性对付保护DNA薄弱位点免于断裂至关主要。

图3 WRN蛋白构造域和生物学功能

a−WRN解旋酶的蛋白构造域；b−WRN解旋酶在碱基切除修复长补丁修复路子中的调节浸染，WRN识别polβ-DNA复合物并刺激polβ-DNA链置换合成；c−WRN解旋酶在双链断裂修复路子—NHEJ修复中的浸染，c-NHEJ是紧张的双链断裂修复通路，用粗箭头表示，WRN通过抑制MRE11和CtIP 的召募来促进c-NHEJ并抑制alt-NHEJ；d−WRN解旋酶在双链断裂修复路子—HRR中的浸染，WRN与 DNA2、BRCA1发生相互浸染，促进DNA末端加工和切除；e−WRN解旋酶在限定R环干系基因组不稳定性中的浸染，ATR依赖的WRN磷酸化，可充当CHK1激活的介质，确保R环及时办理，从而确保基因组稳定性。

WRN作为癌症靶点

微卫星不稳定性(microsatellite instability，MSI)是一种肿瘤细胞中由错配修复受损或毛病导致而涌现新的微卫星等位基因的征象。
MSI可以导致肿瘤细胞基因组进一步紊乱和突变，从而促进恶性肿瘤的发生发展，是公认的主要致癌路子之一。

DNA MMR毛病的MSI肿瘤细胞在敲除WRN基因或耗尽WRN蛋白后，会发生合成致去世效应，导致细胞去世亡。
MMR毛病的合成致去世相互浸染与其他RECQL解旋酶无关，仅与WRN解旋酶活性干系。
当WRN解旋酶活性损失机，MSI的合成致去世浸染才被激活。

随着WRN可能是MSI恶性肿瘤的合成致去世新靶点的创造，基于靶向MSI恶性肿瘤的WRN抑制剂的研究也引起了科研职员和药物研发职员的兴趣。

表1 WRN抑制剂情形

目前处于临床阶段的是Novartis Pharmaceuticals Corp的小分子化药，HRO761, 用于治疗微卫星高度不稳定性结直肠癌，目前处于临床1期。

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