(相关资料图)
HR和BIR在初始阶段相似的end resection和homology search过程，同时BIR的高突变率的特性（详见上篇），使得细胞如何在两者之间进行取舍，尤其是抑制BIR的发生，便显得十分重要了。上篇提到BIR的在哺乳动物细胞中的生理功能比较有限，我们便来简要了解一下这些BIR适用的特殊情况，然后讨论HR-BIR的调控机制。
第一种情况是崩溃复制叉重启（collapsed replication fork restart）。在正常的S期DNA复制中，复制叉受到压力（replication stress）后会趋渐停滞（fork stalling），进而增加了崩溃的概率（图1）。酵母和哺乳动物细胞中的发现都表明了BIR复制叉组分POLD在崩溃后重启中不可或缺的作用（Miyabe et al. 2015, Costantino et al. 2013, Sotiriou et al. 2016）,有趣的是RAD52被发现在此种情况下也是必要的。RAD52作为在原核细胞中辅助RAD51 filament形成的必要蛋白，其主要功能在真核生物中已被BRCA2-PALB2通路所替代；尽管某些特殊修复通路如single strand annealing（SSA）仍需要RAD52的参与，但其缺陷并不影响细胞的生存。不限于复制叉重启这一过程，RAD52在后面其他几个BIR参与的过程中也被证明是必要的，这可能暗示RAD52在BIR通路中有着普适性的功能。复制叉崩溃后，细胞可能会短暂的使用BIR重组复制叉，然后快速的转换回到正常复制的通路，以免造成不必要的基因突变（Mayle et al. 2015）。
（1）Kramaraet et al. 2018 复制压力造成复制叉停滞甚至崩溃，主要来源包括模板损伤，模板存在二级结构，癌基因（oncogene）过表达，DNA合成原料不足等。
第二种情况是CFS位点的MiDAS。CFS位点是一类存在于基因组当中的特殊序列，通常会伴随有DNA二级结构或者R-loop的产生，易于在复制压力下断裂。这类位点会在S期完成后仍表现处DNA合成活性（Minocherhomji et al. 2015），区别于S期细胞整体规模上的DNA合成，此类发生在有丝分裂前期的DNA合成现象便是MiDAS。MiDAS被用来修复CFS位点处发生的DNA损伤，表现出类似BIR通路的特征，即依赖于聚合酶POLD和解旋酶PIF1以及RAD52（Li et al. 2021）。最近的一项研究发现BRCA2缺陷也能激活MiDAS通路，不过不同于CFS位点处的机制：BRCA2缺失导致R-loop累积，进而引起转录—复制冲突（transcription-replication conflicts, TRCs），而后造成的损伤将会持续至有丝分裂中被MiDAS修复（Groelly et al. 2022）。值得一提的是，MiDAS似乎并不需要传统HR通路中的蛋白参与，如重组酶RAD51，BRCA2等。
（2）wikipedia telomerase page
最后一种情况是在端粒（telomere）上重组。端粒位于染色体的两端，由于正常DNA复制不能完整的保留端粒末端重复序列，每一轮细胞分裂便会伴随着端粒的磨损，于是其长度被认为是限制细胞增殖及细胞衰老的标志之一。有些癌细胞能够克服端粒磨损而成为永生化细胞系，其一途径是表达一种特殊的端粒酶（telomerase），另一途径便是利用ALT这种修复通路。端粒酶是一种逆转录酶（reverse transcriptase, RT）与RNA模板的组成的复合物，结合到端粒末端的3’末端单链DNA后通过逆转录用RNA模板延长序列（图2）。大部分癌细胞会通过表达端粒酶来获得永生，但有一小部分例外走向了另一条路，即ALT(图3A)。关于ALT通路的研究成果十分多样（说啥的都有），但总体上都确认了POLD聚合酶的必要性，主要矛盾点在于RAD52和RAD51是否参与了ALT。RAD52作为介导SSA的主要蛋白，其本身便具有结合ssDNA并促进链愈合的能力，所以理论上RAD52参与的ALT可以绕过RAD51来启动修复形成D-loop，就像在MiDAS中一样；但部分研究发现RAD52的缺失会激活另一条ALT（alternative ALT， alt ALT）(Zhang et al. 2019)，此时一些经典修复通路中成员如解旋酶BLM和RAD51变得不可或缺了（Sobinoff et al. 2017）。在需要用其他染色体作为模板来延长端粒时，由于需要在较大范围内搜寻同源序列，RAD51也是必要的（Cho et al. 2014）。ALT使用的模板非常多样（图3B），既可以利用自身的重复序列，也可以使用姐妹染色单体，还可以使用同源染色体，甚至还有一种基因组外的C-circle（Henson et al. 2009）,这种模板上的多样性可能也对应了观察到现象的不同。
（3）wikipedia Alternative Lengthening of Telomeres page
以上即为BIR通路在细胞中的应用，下篇我们来讲讲细胞如何调控BIR的发生，主要是限制作用。
（头图是扎我的仙人掌，摔在仙人掌上确实不是什么很好的体验0.0）
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