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R-loop由转录中新生RNA链侵入DNA双螺旋而形成，其生理水平参与基因表达调控，但过量堆积则会暴露单链DNA并诱发复制叉崩解和染色体断裂。2026年7月20日，天津医科大学石磊和余鹰团队、上海交通大学药学院张健团队以及中国医学科学院肿瘤医院吴晨团队在《Molecular Cell》上发表了题为“RNA exonuclease REXO4 resolves m6A-marked R-loops and suppresses anti-tumor immunity”的研究工作，他们鉴定出RNA外切酶REXO4是清除启动子近端R-loop的关键效应蛋白，并且揭示了m⁶A修饰通过YTHDF2阅读器引导REXO4靶向定位的分子路线。
研究团队首先对26种核酸外切酶进行了RNA干扰筛选，发现REXO4基因沉默后细胞核内R-loop水平升高得最为显著，其效果甚至超过了已知的R-loop清除酶RNase H1。体外生化实验表明，重组REXO4蛋白能够以3′→5′外切方向直接降解RNA-DNA杂交底物中的RNA链，并且这种切割活性对R-loop模拟底物同样有效。为了验证REXO4在细胞内的功能，他们构建了REXO4敲除的HeLa和鳞状细胞癌细胞系，这些细胞中S9.6抗体和GFP-dRH1探针检测到的R-loop信号大幅上升，并且伴随γH2AX焦点增多和复制叉行进速度下降。上述表型可以通过重新表达野生型REXO4得到恢复，而外切酶活性失活的突变体则无法挽救，说明REXO4的催化功能对于维持基因组稳定是必需的。
进一步的研究发现REXO4的染色质定位依赖于R-loop RNA链上的m⁶A修饰。当使用STM2457抑制甲基转移酶METTL3后，REXO4在染色质上的结合显著减弱，同时R-loop水平也相应上升。通过CUT&Tag和MRC-seq联合分析，他们观察到REXO4和m⁶A标记的R-loop在转录起始位点附近高度共定位。蛋白质相互作用实验证实REXO4直接结合m⁶A阅读蛋白YTHDF2，并且AlphaFold2预测的复合物结构显示两者之间存在稳定的氨基酸侧链接触。YTHDF2的YTH结构域突变后，REXO4向R-loop位点的招募明显受损，即便REXO4本身仍具有外切酶活性，也无法有效降低R-loop积累。这些结果说明m⁶A-YTHDF2轴负责将REXO4牵引至需要处理的目标区域，而REXO4自身的催化活性则负责执行最终的RNA切割。
在4-NQO诱导的免疫健全小鼠头颈鳞状细胞癌模型中，Rexo4基因敲除显著减少了舌部肿瘤的数量和面积，并且淋巴结中角蛋白阳性的转移灶也明显缩小。转录组分析显示Rexo4缺失的肿瘤中干扰素β应答、T细胞活化以及抗原提呈相关基因显著上调，其中Cd8a和多个趋化因子配体的表达增强尤为突出。他们进一步证实Rexo4敲除细胞的胞质双链DNA累积增多，并且STING、TBK1和IRF3的磷酸化水平升高；使用STING抑制剂H-151或TBK1抑制剂BX-795后，干扰素刺激基因的诱导被明显抑制。在Rexo4和Sting1双敲除小鼠中，肿瘤生长的减缓效应几乎被完全抵消，这证明了REXO4缺陷所引发的抗肿瘤免疫应答严格依赖于cGAS-STING通路。
为了探索靶向REXO4的治疗潜力，研究团队通过虚拟筛选获得了小分子化合物iR4。生物层干涉实验测得iR4与REXO4的解离常数为纳摩尔级别，体外切割实验显示iR4能够剂量依赖性地阻断REXO4对RNA-DNA杂交物的降解。在鳞状细胞癌移植瘤模型中，腹腔注射iR4显著延缓了肿瘤生长，并且肿瘤组织中γH2AX和STING磷酸化信号升高，CD8⁺T细胞浸润增多。当iR4与抗PD-1抗体联合给药时，肿瘤抑制效果进一步增强，而单独使用iR4在T细胞缺陷的Rag2敲除小鼠中几乎没有疗效。这些发现将R-loop清除酶与肿瘤免疫监视直接联系起来，为鳞状细胞癌的联合免疫治疗提供了新的靶点和候选化合物。
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发表于 2026-8-13 19:24:41
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