基因打靶技術(shù)，是利用同源重組的方法，建立基因定點敲除細胞系或獲得基因定點敲除動物。無論CRISPR/Cas還是TALEN,都是通過造成靶位點的雙鏈斷裂，誘導(dǎo)靶基因產(chǎn)生突變。而通過同源重組實現(xiàn)的DNA修復(fù)在G1期的細胞中是高度抑制的，以確保有絲分裂只發(fā)生在姐妹染色單體之間。因而只也是在DNA復(fù)制之后、在細胞周期的S階段和G2階段發(fā)生的。所以基因打靶技術(shù)目前只能在分裂期細胞中實現(xiàn)。

　　雖然許多同源重組因子是細胞周期調(diào)控的，哪些事件對于抑制G1期細胞重組是必須和充分的還是未知的。本月17日的Nature報導(dǎo)多倫多大學(xué)和Mount Sinai醫(yī)院的Daniel Durocher及同事發(fā)現(xiàn)細胞周期通過控制BRCA1基因與PALB2–BRCA2的相互作用來抑制BRCA2在人體細胞中S / G2期的功能。

　　乳腺癌和卵巢癌基因的抑癌基因BRCA1，PALB2和BRCA2通過同源重組促進DNA雙鏈斷裂修復(fù)。BRCA1促進DNA末端切除產(chǎn)生同源性搜索和解螺旋必須的單鏈DNA，之后它和PALB2作用招募BRCA2和RAD51到雙鏈斷裂區(qū)進行同源重組修復(fù)。在細胞G1期，BRCA1基因在染色質(zhì)雙鏈斷裂區(qū)的積累是受抑制的，對應(yīng)同源重組在這一階段的細胞周期的也是受抑制的。

　　該研究發(fā)現(xiàn)在PALB2上BRCA1相互作用位點是由KEAP1形成的E3泛素連接酶的靶標(biāo)。這個PALB2作用蛋白，是cullin-3-Rbx1復(fù)合物。PALB2與BRCA1作用的泛素化抑制作用由去泛素化酶USP11抵消，這是在細胞周期中控制的。對BRCA1–PALB2作用的恢復(fù)結(jié)合DNA末端切除的活化是足夠誘導(dǎo)G1同源重組的，用DNA過表達, siRNA, CRISPR–Cas9基因靶向編輯和免疫共沉淀等方法研究后的結(jié)論是： 抑制G1期同源重組機制是由阻止DNA末端切除和包括抑制BRCA1–PALB2–BRCA2復(fù)合物的組裝等防止補充BRCA2到 DNA損傷位點的抑制。

　　BRCA1–PALB2–BRCA2復(fù)合物的組裝在細胞周期控制同源重組的DNA雙鏈斷裂修復(fù)中是個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。PALB2上BRCA1的結(jié)合位點由 E3泛素連接酶和去泛素化酶USP11, 這兩個不同作用的酶結(jié)合調(diào)節(jié)，該位點之后在G1期被CRL4復(fù)合物競爭結(jié)合。研究證明在G1期同源重組的抑制大部分都是可逆的，包括末端切割和BRCA2結(jié)合到斷裂位點。

　　在細胞研究能夠誘導(dǎo)在G1期細胞同源重組的因素，有可能會成為在非分裂期細胞中進行基因打靶的一個有用方法。人體的大多數(shù)細胞并都是在活躍的細胞周期中這就造成了同源重組的實際操作的難度。這項研究使靶向基因治療能運用于多個不同的組織。而且此研究也可能解決基因打靶中有絲分裂后期細胞中同源重組因子表達降低的問題。

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