放射治疗是治疗恶性肿瘤的重要手段,如何提高肿瘤的辐射敏感性是临床放疗面临的重要问题。辐射诱导的DNA损伤修复激活是导致放疗抗性的根本原因。因此,抑制肿瘤细胞的DNA损伤修复能力是增加肿瘤细胞对射线敏感性的有效途径。线粒体作为真核细胞中重要的细胞器和物质能量代谢的中心,被认为广泛参与了核内DNA损伤修复途径。传统观点认为外源信号诱导的DNA损伤修复信号是由线粒体ROS介导的。后来不断有研究发现,DNA损伤修复途径高度依赖线粒体供能,细胞能量耗竭会导致DNA修复不完全,最终会导致细胞死亡。近期研究发现,线粒体蛋白HIGD1A在严重应激下具有明显的核定位,暗示其具有额外的“月光作用”,可能在DNA损伤修复和辐射敏感性调控中发挥重要的调控作用,但是具体机制并不明确。本研究首先通过基因敲减、裸鼠肿瘤模型和生物信息学分析等技术手段,明确了 HIGD1A作为线粒体功能蛋白对肿瘤生长调控具有重要作用。其次,利用转录组测序并结合蛋白水平检测,结果显示HIGD1A可能通过介导凋亡和线粒体自噬通路调控肿瘤细胞的存活。然后,进一步实验发现HIGD1A在线粒体上与PINK1蛋白相互作用,并增强了 PINK1对Parkin的招募,从而促进线粒体保护性自噬发生。敲低HIGD1A会下调PINK1蛋白表达,导致Parkin对Bcl-2作用变弱并降低Bcl-2的蛋白稳定性,进而诱导细胞凋亡和抑制肿瘤生长。接下来,我们发现辐射处理细胞后,HIGD1A以时间依赖的方式从线粒体移位到细胞核,并在6小时达到最大值。进一步研究表明HIGD1A的这种作用方式依赖于核孔复合物,核孔蛋白NUP93通过与HIGD1A保守序列内的46-60氨基酸直接作用,从而介导HIGD1A入核。HIGD1A入核后与RPA直接相互作用调控同源重组修复（HR）和辐射敏感性。在HR的早期阶段,HIGD1A促进RPA加载到DNA损伤位点处并增强RAD9-RAD1-HUS 1复合物在染色质上结合,从而激活ATR-Chk1依赖的G2/M周期损伤检查点。在HR的后期阶段,在促进RPA在ssDNA上的结合后,HIGD1A紧接着通过调控RPA1的泛素化并诱导其最终的蛋白酶体降解来抑制RPA1在损伤位点的异常持续存在,以允许下游修复因子的结合,使HR得以最终完成。此外,使用虚拟筛选方法确定了与HIGD1A-NUP93相互作用结合口袋相关的临床药物Preveon。经液体NMR验证,该化合物可直接与HIGD1A相互作用,能够抑制辐射诱导的HIGD1A转位入核并增强辐射的杀伤作用。这些结果表明,线粒体功能蛋白HIGD1A在辐射刺激下转位入核,参与调控HR并介导肿瘤细胞辐射敏感性。总的来说,本研究支持HIGD1A作为重要的线粒体功能蛋白通过介导凋亡信号和线粒体自噬调控肿瘤细胞的存活。更重要的是,本研究证明了 HIGD1A在辐射诱导的DNA损伤修复及放射敏感性调控中的新功能,并为使用HIGD1A抑制剂治疗癌症提供了基本原理。