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本研究针对DNA2核酸酶-解旋酶在细胞增殖中的关键作用机制展开深入探索。研究人员通过酵母和人类细胞模型，首次揭示了DNA2通过抑制同源重组重启复制(HoRReR)来维持复制叉稳定性，其功能缺失会导致RPA结合的ssDNA积累并触发ATR-p21依赖的细胞周期退出。该发现不仅阐明了DNA2在癌症和原始侏儒症中的双重作用机制，还为开发靶向DNA2的抗癌策略提供了理论依据。
在真核生物中，DNA2作为多功能基因组守护者，从酵母到人类都具有不可或缺的作用。然而长期以来，DNA2缺失导致细胞增殖障碍的分子机制始终成谜。这项发表在《Nature》的研究通过创新性的实验设计，揭示了DNA2通过限制同源重组重启复制(HoRReR)来维持基因组稳定的全新机制。
研究人员采用酵母和人类细胞双模型系统，结合前沿的蛋白质快速降解技术。在裂殖酵母中利用RTS1位点特异性复制屏障检测HoRReR频率，并通过Cre重组酶介导的等位基因替换构建dna2-2突变体。人类细胞实验则采用CRISPR-Cas9基因编辑构建双降解标签(DNA2dd)的RPE-1细胞系，结合活细胞成像和流式细胞术追踪细胞周期变化。此外，通过免疫荧光共定位分析γH2AX、FANCD2和RPA等关键标志物，结合EdU/BrdU标记检测DNA合成活性。
DNA2抑制HoRReR
在裂殖酵母模型中，dna2-2突变使ade6重组频率增加10倍，证实DNA2缺陷导致同源重组异常激活。通过引入cdc27-D1(截短型POLD3亚基)或pfh1-mt*(核排除型解旋酶)可显著抑制重组频率，证明DNA2通过限制RAD51-POLD3依赖的D-loop DNA合成来维持复制叉稳定。
ATR阻断DNA2缺失细胞的 mitosis
人类细胞中DNA2dd降解导致细胞停滞在G2期，伴随γH2AX和FANCD2灶持续积累。ATR抑制剂(而非ATM抑制剂)可解除这种阻滞，表明ATR-p21通路是DNA2缺失引发细胞周期退出的关键介质。
DNA2防止HoRReR介导的RPA–ssDNA
DNA2缺失导致G2期RPA灶数量激增(中位数25个)，并形成超大RPA体。FBH1(而非SNF2转位酶)敲除可减少RPA灶，且RAD51抑制剂B02能降低RPA-Edu共定位信号，证实这些结构源于FBH1介导的复制叉逆转和RAD51依赖的DNA合成。
DNA2缺失引发直接细胞周期退出
CHK1磷酸化和p21积累标志着细胞进入不可逆的衰老状态。值得注意的是，仅5%的细胞出现RPA32 S4/S8磷酸化，说明大多数DNA损伤源于未断裂的复制中间体而非断裂诱导的复制。
临界DNA2水平下的随机细胞周期退出
剂量实验显示，DNA2活性存在临界阈值：低于该阈值时细胞随机进入衰老，这解释了Seckel综合征(与DNA2 T655A突变相关)患者细胞的生长异质性。而Rothmund-Thomson相关综合征突变体DNA2 L48P则完全丧失功能。
这项研究建立了DNA2调控复制叉命运的完整模型：DNA2通过其核酸酶和解旋酶活性协同作用，限制FBH1介导的复制叉逆转和随后的HoRReR过程。当DNA2活性不足时，异常的D-loop DNA合成导致RPA-ssDNA积累，最终触发ATR-p21依赖的细胞周期退出。该发现不仅解决了DNA2在真核生物中必需性的长期争议，还为理解原始侏儒症的发病机制提供了全新视角。在转化医学方面，研究提示DNA2抑制剂可与检查点抑制剂联用选择性杀伤癌细胞，而DNA2活性临界效应的发现则为相关遗传疾病的精准诊疗提供了分子标志。
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