RAD50
RAD50（DNA repair protein Rad50）是一种结构维持染色体 (SMC) 家族蛋白，它是著名的 MRN复合物 (MRE11-RAD50-NBS1) 的结构核心。RAD50 的分子形态极具辨识度：拥有长达 50 纳米的卷曲螺旋 (Coiled-coil) 手臂和顶端的锌钩 (Zinc hook) 结构。如果说 MRE11 是“修剪剪刀”，那么 RAD50 就是“分子镊子”或“系绳” (Tether)。它利用 ATP 水解产生的能量，通过锌钩将两个断裂的 DNA 末端物理连接在一起，防止其漂移，为随后的 DNA 修复（无论是同源重组还是NHEJ）创造稳定的空间支架。RAD50 的胚系突变会导致极其罕见的Nijmegen断裂综合征样疾病 (NBSLD)，表现为小头畸形和辐射敏感性。
分子机制：DNA 的“分子系绳”
RAD50 的结构功能极其精妙，它通过巨大的构象变化将 ATP 的化学能转化为 DNA 修复所需的机械力。
- 锌钩 (Zinc Hook) 二聚化：
RAD50 分子中间有一个保守的 CxxC 模体，称为“锌钩”。在锌离子的介导下，两个 RAD50 分子的锌钩相互勾连，形成一个同源二聚体。这使得 RAD50 能够像桥梁一样跨越在断裂的 DNA 两端。 - 长臂系绳 (Long-range Tethering)：
RAD50 拥有极长的反向平行卷曲螺旋臂（约 500 Å）。这赋予了 MRN 复合物捕捉并拉近相距较远的 DNA 断端的能力（Tethering），防止断片丢失。 - ATP 依赖的构象开关：
RAD50 的头部具有 ATPase 活性。ATP 的结合与水解控制着卷曲螺旋臂的“张开”与“闭合”，从而调节 MRE11 酶活性位点对 DNA 底物的接近程度，精确控制 DNA 切除 (Resection) 的起始。
RAD50连接DNA断端的机制
临床图谱：NBS 样疾病与癌症易感
RAD50 缺陷疾病 (NBSLD)
完全敲除 RAD50 在小鼠中是胚胎致死的。人类中仅发现极少数病例携带低效能突变，导致 Nijmegen Breakage Syndrome-like Disorder (NBSLD)。
核心表型： 小头畸形 (Microcephaly)、鸟样面容、生长迟缓、严重的辐射敏感性以及极高的淋巴瘤风险。其临床表现与 NBS1 突变引起的 NBS 极度相似，证明了复合物功能的整体性。
| 疾病类型 | 突变/异常特征 | 临床意义 |
|---|---|---|
| NBSLD (NBS样疾病) |
双等位基因突变 (罕见) |
患者细胞表现出特征性的放射抗性 DNA 合成 (RDS) 缺陷，即受到辐射后无法停止细胞周期，导致基因组崩溃。 |
| 乳腺癌 / 胃癌 | 体细胞/胚系突变 | RAD50 是中度风险的乳腺癌易感基因。其突变产生的“BRCAness”表型使肿瘤对 DNA 损伤药物敏感。 |
| 微卫星不稳定性 (MSI) | 移码突变 | 在 MSI-H 的结直肠癌和子宫内膜癌中，RAD50 的 poly-A 序列常发生突变，导致蛋白表达缺失。 |
治疗策略：合成致死
作为 MRN 复合物的关键成分，RAD50 的缺失会导致同源重组 (HR) 修复的严重缺陷，这为靶向治疗提供了窗口。
- PARP 抑制剂 (PARPi)：
机制同 BRCA1/2 突变。RAD50 缺陷细胞无法通过 HR 修复 DNA 双链断裂，此时若使用 PARPi 阻断单链修复，会导致细胞死亡。多项临床试验正在评估 PARPi 在非 BRCA 突变的 HRD 肿瘤（包括 RAD50 突变）中的疗效。 - ATR 抑制剂：
MRN 复合物负责激活 ATM。在 RAD50 缺陷细胞中，ATM 通路受损，细胞生存可能更加依赖于 ATR-CHK1 通路。阻断 ATR 可能产生协同致死效应。
学术参考文献与权威点评
[1] Hopfner KP, et al. (2002). The Rad50 zinc-hook is a structural motif that mediates the dimerization of Sf2/Rad50 and is essential for DNA repair and telomere maintenance. Nature. 2002;418(6897):562-566.
[学术点评]：结构解析。通过晶体学首次揭示了“锌钩”这一精巧结构，解释了 RAD50 如何将两股 DNA 物理连接在一起，是结构生物学的经典之作。
[2] Waltes R, et al. (2009). Human RAD50 deficiency in a Nijmegen breakage syndrome-like disorder. American Journal of Human Genetics. 2009;84(5):605-616.
[学术点评]：疾病定义。首次详细描述了人类 RAD50 缺陷导致的遗传病表型，确立了 NBSLD 这一疾病实体。
[3] Carney JP, et al. (1998). The hMre11/hRad50 protein complex and Nijmegen breakage syndrome: linkage of double-strand break repair to the cellular DNA damage response. Cell. 1998;93(3):477-486.
[学术点评]：复合物功能。确立了 MRN 复合物作为 DNA 损伤反应中“感应器” (Sensor) 和“效应器” (Effector) 的双重角色。
[4] Limbo O, et al. (2007). Ctp1 is a cell-cycle-regulated protein that functions with Mre11 complex to control double-strand break repair by homologous recombination. Molecular Cell. 2007;28(1):134-146.
[学术点评]：机制完善。阐明了 MRN 复合物如何与 CtIP (Ctp1) 协作启动 DNA 末端切除，这是同源重组修复最关键的起始步骤。