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INTAC复合体非催化功能赋予BET抑制剂敏感性的机制研究

一、作者及发表信息
本研究由Pengyu Fan、Xue-Ying Shang、Aixia Song等来自复旦大学上海癌症中心、同济大学、中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所等11家机构的联合团队完成，于2025年6月发表在《Nature Chemical Biology》（卷21，页959-970），DOI: 10.1038/s41589-024-01807-x。

二、学术背景
科学领域：表观遗传调控与肿瘤治疗。
研究动机：BET蛋白家族（含BRD2/3/4等）通过识别组蛋白乙酰化标记调控基因表达，其抑制剂（如JQ1）在癌症治疗中展现潜力，但耐药性问题突出，机制尚不明确。
背景知识：
1. BET蛋白：通过溴结构域（bromodomain）结合乙酰化组蛋白（如H3K27ac），调控转录延伸；
2. INTAC复合体：由整合子（integrator）和PP2A磷酸酶组成，含RNA内切酶和磷酸酶模块，调控RNA聚合酶II（Pol II）暂停-释放动态；
3. 表观修饰交互：H3K4甲基化（由COMPASS复合体催化）与H3K27ac协同调控转录激活。
研究目标：揭示BET抑制剂耐药机制，发现克服耐药的新靶点。

三、研究流程与方法
1. 全基因组CRISPR筛选
- 对象：Eμ-Myc转基因小鼠淋巴瘤细胞（稳定表达Cas9）；
- 方法：使用含188,509条sgRNA的文库靶向18,850个基因，经两轮JQ1筛选富集耐药细胞；
- 数据分析：高通量测序鉴定耐药相关基因，发现INTS10/13/14/15（INTAC辅助模块）富集超100倍。

1. INTAC辅助模块的功能验证

   • 基因敲除：通过sgRNA敲除INTS10/13/14/15，证实其缺失导致JQ1耐药（CCK8实验）；
     
   • 特异性验证：敲除INTAC其他模块（如INTS1/8/11）不影响JQ1敏感性，表明辅助模块功能独立于催化活性。
     

2. 转录组与表观组分析

   • RNA-seq：JQ1处理导致2,951个基因下调，而INTS15/10敲除后仅631-1,191个基因下调，且82.3%的JQ1抑制效应被逆转；
     
   • CUT&Tag：定位INTS15/10结合位点，发现其富集于启动子区，且与RACK7-KDM5C（H3K4去甲基化酶复合体）共定位。
     

3. 机制解析实验

   • 蛋白互作验证：质谱分析显示INTAC辅助模块特异性结合RACK7-KDM5C；
     
   • 功能挽救实验：过表达野生型RACK7（非突变体）恢复JQ1诱导的H3K4me3下降；
     
   • 表观干预：使用WDR5降解剂MS67降低H3K4甲基化，可逆转INTS15缺失细胞的JQ1耐药性。
     

4. 细胞周期与药效关联

   • 流式分析：JQ1诱导G1期阻滞，INTS15敲除削弱此效应；
     
   • 联合治疗：CDK4/6抑制剂Abemaciclib与JQ1联用可恢复耐药细胞的敏感性。
     

四、主要结果
1. INTAC辅助模块的独特作用：
- CRISPR筛选揭示INTS10/13/14/15是JQ1敏感性的关键因子，其缺失不影响INTAC催化功能（如snRNA加工或Pol II磷酸化）。
- 数据支持：INTS15敲除细胞中，JQ1对H3K4me3的降低效应被阻断（Western blot及CUT&Tag验证）。

1. RACK7-KDM5C的招募机制：

   • INTAC辅助模块直接结合RACK7的β-折叠结构域（L713/I715关键位点），促进其染色质定位；
     
   • KDM5C催化活性缺失突变体（H514K）无法恢复JQ1诱导的H3K4me3下降。
     

2. 表观调控轴的应用价值：

   • WDR5降解剂MS67通过抑制H3K4甲基化，使耐药细胞重新敏感化（细胞存活率下降50%）。
     

五、结论与意义
1. 科学价值：
- 首次揭示INTAC辅助模块通过非催化功能调控BET抑制剂敏感性，提出“表观修饰协同靶向”新策略；
- 阐明RACK7-KDM5C-INTAC轴在H3K4me3动态调控中的核心作用。

1. 应用前景：
   
   • 为克服BET抑制剂耐药提供联合治疗方案（如JQ1+MS67）；
     
   • 提示靶向INTAC-RACK7相互作用的小分子开发潜力。
     

六、研究亮点
1. 方法创新：全基因组CRISPR筛选结合多组学分析，系统性解析耐药机制；
2. 理论突破：发现INTAC复合体的非经典功能，拓展对其转录调控的理解；
3. 转化意义：提出“表观修饰双靶向”治疗范式，具有直接临床指导价值。

七、其他发现
- INTAC辅助模块可能通过竞争性结合INO80或LEC复合体实现多功能调控，需进一步研究。

该研究通过整合遗传筛选、结构生物学和表观调控分析，为肿瘤靶向治疗提供了新视角，相关结论已通过多细胞系（THP-1、HGC-27）验证，具备广泛适用性。