摘要：

CTCF通过稳定粘连蛋白（cohesin）在基因组上架构三维基因组，基因组拓扑结构与同源重组的关系是该领域重要科学问题，尤其DNA双链断裂后，如何快速精准地定位同源模板进行修复尚不清楚。2025年12月4日，Science同期背靠背发表两项研究，共同阐明cohesin通过“限制染色质扫描范围”与“拉近姐妹染色单体”两种功能协同引导同源模板搜索的新机制。美国霍华德・休斯医学研究所Taekjip Ha和哈佛医学院Ralph Scully团队发现，DNA断裂后cohesin并非立即响应，而是在修复后期（>1 h）以断裂点为锚点挤出染色质环，将同源搜索从三维扩散转化为定向一维扫描，并伴随RAD51在数百kb染色质区域的广泛结合，形成受拓扑相关域边界约束的“同源搜索域”（doi: 10.1126/science.adw1928）。奥地利科学院分子生物技术研究所Daniel W. Gerlich团队则发现拥有环挤出功能的cohesin将同源重组修复信号限制于拓扑相关结构域边界内；而拥有粘附功能的cohesin则负责拉近断裂末端与姐妹染色单体，引导跨染色单体的同源模板搜索（doi: 10.1126/science.adw0566）。这两项研究互为补充，阐明cohesin以断裂点为锚点，通过“环挤出”控制RAD51在局部拓扑域内的染色质扫描，并借助“姐妹染色单体锚定拉近”确保修复模板的可及性，从而将同源搜索空间压缩至受损拓扑域内，显著提升修复的效率和精确度。该突破揭示了cohesin在DNA修复过程中的重要功能，为深入理解三维基因组在同源重组修复中的作用提供了全新视角。推荐人：寿佳，吴强