Sci Adv｜张学飞团队揭示53BP1通过协调RAG靶序列精准调控V(D)J重组的DNA修复机制

机体应对外界病原体等入侵时可通过产生多样化抗体的适应性免疫，构建特异性免疫保护防线。而V(D)J重组正是完成这一多样性抗体产生的关键分子过程，是适应性免疫得以发挥作用的重要基础。具体而言，在B淋巴细胞和T淋巴细胞的成熟过程中，基因组上串联分布的V、D和J基因片段通过V(D)J重组进行多样性断裂和连接，产生数以亿计的初级抗体库【1,2】。这一过程由重组酶RAG（recombination activating gene）复合体启动，通过切割分布在V、D和J基因片段两侧的重组信号序列RSS（recombination signal sequence）引发DNA双链断裂（double strand breaks，DSBs），随后由经典非同源末端连接（classical non-homologous end-joining，c-NHEJ）通路修复，最终完成不同基因片段的连接【3,4】。既往研究表明，作为促进c-NHEJ修复的关键DNA损伤应答（DNA-damage response，DDR）因子，53BP1（TP53-binding protein 1）在广谱的DSB修复、以及适应性免疫另一核心重组过程-抗体类别转换重组（class switch recombination，CSR）中均发挥着重要功能【5,6】。但与CSR截然不同的是，现有研究普遍发现53BP1对经典V(D)J重组几乎无明显调控作用（图1）【5,7】。“53BP1在两类免疫重组中功能迥异”的现象是适应性免疫B细胞发育，抗体生成多样性和DNA损伤修复领域内长期亟待解答的重要科学问题。

图1 53BP1在V(D)J重组和CSR中的不同功能

2026年5月22日，北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）/北京未来基因诊断高精尖创新中心(ICG)张学飞研究员团队在Science Advances发表题为53BP1 orchestrates sequence feature of RAG targets to balance DNA repair outcomes during V(D)J recombination的文章，首次发现了53BP1作为特异DDR因子，参与调控RAG重组酶“脱靶位点”处的DSB修复通路选择，为完善V(D)J重组调控网络和解析53BP1的功能多样性提供了全新理论依据。

研究团队首先构建了一系列DNA损伤修复因子缺陷的v-Abl细胞突变体，结合V(D)J-HTGTS-seq和PRO-seq等高通量测序技术，系统探究了53BP1在V(D)J重组中的调控功能。研究发现，53BP1的功能具有显著的靶标特异性：即在RAG重组酶识别的经典靶向RSS位点（bona fide RSS），53BP1缺失对c-NHEJ介导的经典RSS断裂修复无明显影响（图2A）；但在RAG酶的脱靶隐秘RSS位点（cryptic RSS，cRSS），53BP1是维持c-NHEJ介导的cRSS断裂修复的关键因子。当53BP1缺失时，cRSS位点的DSB会由原本的c-NHEJ修复转向依赖长微同源序列的替代修复途径（图2B）。53BP1这一表型也在生理状态下以及不同免疫球蛋白基因座（Igh与Igκ）中均得到了验证。此外，RAG复合体（尤其是RAG2的C末端）与53BP1协同作用，共同调控cRSS的修复结果。进一步机制研究发现53BP1通过RNF168-53BP1-RIF1/Shieldin信号轴维持cRSS重组的修复保真度。结合计算生物学分析发现，RAG复合体与靶序列的结合强度差异，是决定53BP1能否发挥调控功能的核心关键。

图2 53BP1差异性调控DSBs修复通路的模型

综上，该研究一方面回答了V(D)J重组完全依赖于c-NHEJ的原因；揭示53BP1蛋白差异性调节V(D)J重组时on-target和off-target重组修复的机制；阐明了53BP1调节V(D)J重组和CSR重组的差异性机制；提示了53BP1协同不同DSB修复特征（包含DSB序列特征）是调节V(D)J重组，CSR和其他普通DSB修复的统一内在机制。另一方面创新性地提出了53BP1并非传统意义上的c-NHEJ修复因子，而是一个条件依赖型的DDR因子，即特异性作用于不稳定的DNA断裂位点（如cRSS），通过调控修复途径选择维持基因组稳定性，为理解RAG酶脱靶活性引发的淋巴恶性肿瘤提供了新视角。

北京大学BIOPIC博士研究生罗莎（PTN项目）和查海亮论文共同第一作者，北京大学张学飞研究员为本文通讯作者。北京大学BIOPIC博士研究生杨子帆，李姝婵，余乐毅，乔若琳（PTN项目），孔若曦，王一帆和兰州大学第二医院关俊宏教授参与该研究。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec2231

制版人： 十一

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