Nature Metabolism
Uridine-sensitized screening identifies demethoxy-coenzyme Q and NUDT5 as regulators of nucleotide synthesis

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该研究通过尿苷敏感的CRISPR-Cas9筛选，揭示了NUDT5与PPAT之间的蛋白质互作在核苷酸平衡调控中的关键作用，并发现demethoxy-CoQ可替代CoQ支持嘧啶合成。这些发现为核苷酸类似物耐药机制提供了新见解。

 

文献概述
本文《Uridine-sensitized screening identifies demethoxy-CoQ and NUDT5 as regulators of nucleotide synthesis》，发表于《Nature Metabolism》杂志，回顾并总结了核苷酸代谢的关键调控因子。研究利用尿苷依赖的CRISPR-Cas9筛选，鉴定出与嘧啶合成相关的新调控因子，并揭示了NUDT5在嘌呤与嘧啶平衡中的非催化性调控作用。

背景知识
核苷酸是细胞增殖和基因组稳定性的核心分子，其合成途径在癌症、自身免疫病和病毒感染中均是重要的治疗靶点。嘧啶从头合成由CAD、DHODH和UMPS三个关键酶协同完成，而嘌呤合成则依赖PPAT。尽管已有针对这些通路的抑制剂，但耐药机制仍不完全清楚。本研究通过尿苷依赖筛选策略，发现NUDT5与PPAT的结合可被PRPP解离，且NUDT5缺失可导致核苷酸类似物耐药，为核苷酸代谢研究提供了新方向。

 

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研究方法与实验
研究团队采用尿苷敏感的CRISPR-Cas9筛选策略，在K562细胞中敲除不同候选基因并补充尿苷，评估其对细胞增殖及代谢物水平的影响。通过代谢组学、蛋白互作分析及AlphaFold3结构建模，验证了NUDT5与PPAT的结合模式及其对PRPP水平的调控作用。此外，研究还检测了不同细胞系及小鼠组织中NUDT5-PPAT复合物的稳定性，评估其在核苷酸类似物耐药中的功能。

关键结论与观点

• CoQ合成通路中的COQ7缺失导致demethoxy-CoQ（DMQ）积累，DMQ可替代CoQ支持DHODH介导的嘧啶合成，而无需依赖OXPHOS。
• NUDT5通过结合PPAT调控PRPP水平，维持嘧啶合成，其缺失导致嘌呤合成过度，进而引发核苷酸类似物耐药。
• PRPP可解离NUDT5与PPAT复合物，提示存在一种变构调控机制。
• NUDT5缺失细胞对核苷酸类似物（如5-氟尿嘧啶、6-硫鸟嘌呤）耐药，但对核苷类似物（如氟尿苷）无显著变化。

研究意义与展望
该研究揭示了核苷酸合成中的关键调控节点，特别是NUDT5作为非催化性调控因子的新功能。未来可进一步探索PRPP调控网络、NUDT5抑制剂在癌症和免疫治疗中的潜力，以及DMQ在DHODH靶向药物开发中的作用。

 

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结语
本研究通过尿苷依赖的CRISPR筛选策略，首次发现NUDT5通过与PPAT结合调控PRPP水平，从而影响嘧啶合成和核苷酸类似物敏感性。同时，研究还发现demethoxy-CoQ可替代CoQ在嘧啶合成中的功能。这些结果不仅拓展了核苷酸代谢调控的分子机制，也为核苷酸类似物耐药性研究提供了新靶点，具有重要的基础研究和转化医学价值。

 

Abigail Strefeler, Zakery N Baker, Sylvain Chollet, David J Pagliarini, and Alexis A Jourdain. Uridine-sensitized screening identifies demethoxy-coenzyme Q and NUDT5 as regulators of nucleotide synthesis. Nature Metabolism.