DNA 復(fù)制是細(xì)胞中最精密卻又最易受擾動(dòng)的生命過(guò)程之一。由于 DNA 聚合酶只能沿 5’→3’ 方向延伸，滯后鏈不得不依靠大量不連續(xù)的 岡崎片段 （ Okazaki fragments ）來(lái)完成復(fù)制。每一個(gè)岡崎片段都需要 Primase 合成 RNA 引物，但 Primase 的低保真度使這些引物天然帶有錯(cuò)配，從復(fù)制一開(kāi)始就埋下了潛在的基因組不穩(wěn)定隱患。

經(jīng)典模型認(rèn)為，岡崎片段的成熟主要依靠 RNase H2 對(duì) RNA–DNA 引物的切割，并由 EXO1 等外切酶進(jìn)一步處理。然而 RNase H2 有一個(gè)常被忽視卻至關(guān)重要的特性：它對(duì)錯(cuò)配極其敏感，哪怕只有一個(gè) RNA:DNA 堿基錯(cuò)配，切割效率都可能下降十倍以上。這意味著，在真實(shí)的復(fù)制過(guò)程中，大量由 Primase 誤摻造成的錯(cuò)配引物，很可能無(wú)法被 RNase H2 高效識(shí)別與清除。

試圖補(bǔ)充這一缺口的瓣?duì)铈溨脫Q（Flap displacement）模型同樣存在局限。雖然 Pol δ 能推動(dòng)鏈置換形成 flap，并由 FEN1/DNA2 切除，但研究顯示，在 FEN1 與 DNA2 雙敲細(xì)胞中，每約 3 kb 才出現(xiàn)一個(gè) flap，其數(shù)量遠(yuǎn)不足以處理整個(gè)基因組的大量岡崎片段。因此，大部分引物理論上仍需依賴 RNase H2 通路；然而這條通路卻被錯(cuò)配強(qiáng)烈抑制，使得 細(xì)胞如何處理帶錯(cuò)配的RNA引物成為該領(lǐng)域長(zhǎng)期未解的關(guān)鍵機(jī)制難題 。

2026 年 1 月 8 日 ，美國(guó)梅奧醫(yī)學(xué)中心（Mayo Clinic） 樓振昆 團(tuán)隊(duì)在 Nature Structural & Molecular Biology 上發(fā)表題為

Redox-driven ADAR1 activation promotes Okazaki fragment maturation and DNA replication integrity

研究團(tuán)隊(duì)首先觀察到，ADAR1 的 A-to-I 編輯活性在細(xì)胞周期 S 期顯著增強(qiáng)，并通過(guò) iPOND、原位鄰近連接（PLA）等技術(shù)證實(shí)，發(fā)揮該功能的主要是定位于細(xì)胞核內(nèi)的 P110 亞型。該亞型在復(fù)制過(guò)程中顯著富集于活躍復(fù)制叉附近，并與新生 DNA 和 Primase（PRIM1）高度共定位，說(shuō)明其作用在時(shí)空上緊密嵌入滯后鏈合成過(guò)程。相較之下，主要定位于細(xì)胞質(zhì)、參與抗病毒免疫應(yīng)答的 P150 并未在復(fù)制叉處顯著富集，提示 ADAR1 在 DNA 復(fù)制中的功能具有明確的亞型與亞細(xì)胞定位特異性。 有意思的是，這一編輯活性并非“恒定開(kāi)啟”，而是受到細(xì)胞內(nèi)氧化狀態(tài)的精細(xì)調(diào)控：生理水平的活性氧（ROS）可以在 ADAR 1 脫氨酶結(jié)構(gòu)域的 M739 位點(diǎn)發(fā)生氧化修飾，促進(jìn)其二聚化和在復(fù)制叉上的穩(wěn)定停留，從而增強(qiáng)對(duì)錯(cuò)配引物的編輯；相反，當(dāng)使用 NAC 過(guò)度清除 ROS 時(shí)，復(fù)制叉上的 DNA 缺口明顯增加，提示適度的 ROS 反而有利于滯后鏈成熟與復(fù)制叉穩(wěn)定。

進(jìn)一步的生化實(shí)驗(yàn)揭示了 ADAR1 的底物偏好。EMSA 與 SPR 分析顯示，ADAR1 對(duì)含 A:C 錯(cuò)配的 RNA–DNA 雜交體的親和力顯著高于完全匹配結(jié)構(gòu)；分子對(duì)接結(jié)果則顯示 ADAR1 的二聚化結(jié)構(gòu)域更容易與錯(cuò)配區(qū)域相互作用。這些證據(jù)從多個(gè)維度證實(shí)：ADAR1 體外具有“識(shí)別錯(cuò)誤”的能力。

功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步鞏固了這一結(jié)論。在體外系統(tǒng)中，ADAR1 能高效編輯錯(cuò)配 RNA–DNA 雜交體，并顯著增強(qiáng)其作為 RNase H2 底物的切割效率。在細(xì)胞中敲除 ADAR1 會(huì)導(dǎo)致未處理的岡崎片段大量積累，復(fù)制叉出現(xiàn)單鏈 DNA 間隙，染色體分離錯(cuò)誤增加，復(fù)制穩(wěn)定性顯著下降。只有補(bǔ)回具有催化活性的野生型 ADAR1 才能恢復(fù)正常表型，證明 RNA 編輯活性對(duì)其功能至關(guān)重要。

研究還揭示了 ADAR1/RNase H2 的“校正–切除”機(jī)制與經(jīng)典 FEN1/DNA2“瓣?duì)钋懈睢睓C(jī)制之間的互補(bǔ)關(guān)系。當(dāng) ADAR1 缺失時(shí)，F(xiàn)EN1 與 DNA2 盡管會(huì)增強(qiáng)募集以嘗試補(bǔ)償，但仍無(wú)法阻止復(fù)制缺口的產(chǎn)生和細(xì)胞活力下降。兩條通路協(xié)同作用，共同確保岡崎片段在不同基因組環(huán)境與壓力條件下的高保真處理。

值得注意的是，ADAR1 特別富集于 d(T/C) 重復(fù)序列區(qū)域，例如著絲粒衛(wèi)星 DNA。這里正是 Primase 最容易誤摻 ATP、產(chǎn)生錯(cuò)配的區(qū)域。在 ADAR1 缺失的細(xì)胞中，這些區(qū)域的錯(cuò)配 RNA–DNA 雜交體異常升高，伴隨 DNA 損傷積累和染色體不穩(wěn)定性，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了 ADAR1 在基因組關(guān)鍵區(qū)域穩(wěn)定性維護(hù)中的獨(dú)特作用。

這項(xiàng)研究刷新了人們對(duì) ADAR1 生物學(xué)功能與岡崎片段成熟機(jī)制的傳統(tǒng)認(rèn)知。ADAR1 不僅是一個(gè)經(jīng)典的 RNA 編輯酶，也是 S 期復(fù)制叉上的“質(zhì)量監(jiān)控員”，專門(mén)負(fù)責(zé)修正由 Primase 錯(cuò)誤留下的隱患。通過(guò)將無(wú)法被 RNase H2 識(shí)別的錯(cuò)配引物轉(zhuǎn)化為可切割底物，ADAR1 保障了滯后鏈合成的順利進(jìn)行，并從根本上維護(hù)了基因組的完整性。該研究不僅深化了我們對(duì) DNA 復(fù)制精確性的理解，也為基因組不穩(wěn)定性相關(guān)疾?。ㄈ绨┌Y）的發(fā)生機(jī)制和潛在干預(yù)提供了新視角。

本研究由美國(guó)梅奧醫(yī)學(xué)中心樓振昆教授、Robert W. Mutter 教授和中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 鄧敏研究員共同通訊指導(dǎo)，團(tuán)隊(duì)成員陳斌、孫光超、Jake A. Kloeber、肖華平和歐陽(yáng)耀斌為共同第一作者。

目前，樓振昆教授課題組仍有博士后崗位開(kāi)放，歡迎對(duì)基因組穩(wěn)定性調(diào)控、DNA 損傷修復(fù)、腫瘤發(fā)生機(jī)制與靶向治療等方向感興趣的青年才俊加入，共同探索生命科學(xué)前沿。

https://www.nature.com/articles/s41594-025-01736-w

制版人： 十一

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