背景介绍：DNA损伤修复途径包括碱基切除修复（base excision repair，BER）、核苷酸切除修复（nucleotide excision repair, NER）、DNA错配修复（mismatch repair，MMR）以及DNA双链断裂（double-strand break, DSB）修复等。双链DNA损伤修复途径主要包括同源重组（HR）、非同源末端接合（NHEJ）和微同源介导的末端连接（alt-EJ或者MMEJ）三类。同源重组主要依靠同源染色体来指导损伤DNA的校正，而非同源末端接合则直接将断开的两条DNA链连接到一起来实现修复目的。同源重组中的关键蛋白BRCA1和BRCA2是两个重要的抑癌因子，当这两个蛋白缺失时，细胞内同源重组的速率会大大降低且会增加细胞对电离辐射的敏感性，最终导致乳腺癌以及卵巢癌的发病几率升高。另一方面，非同源末端接合这一修复途径的正常运转也尤为重要，相关基因的缺陷会导致毛细血管扩张性运动失调以及范可尼贫血等疾病。MMEJ的修复是由DNA末端侧翼的微同源序列的退火驱动，最初被认为是基因修复的备用途径，随着研究进展，也发现MMEJ并非是一种备份的修复机制。

DNA聚合酶θ（Polθ或POLQ）是具有同源重组（HR，homologous recombination）缺陷的合成致死型靶点，在双链断裂 (DSB)的DNA损伤应答（DDR）途径中具有重要作用。当发生DNA末端切除时，在存在BRCA2的情况下，BRCA2不仅将重组酶RAD51募集到DSB 以促进HR，而且还抑制alt-NHEJ等修复途径。当同源重组介导的修复受到损害时（HR缺陷），如BRCA1或BRCA2突变，Polθ 高度表达并引导 DSB 修复朝向alt-EJ，开启微同源介导的末端连接（MMEJ）的DNA修复过程。在HR 缺陷的情况下，Polθ 的抑制通过毒性RAD51中间体的积累和alt-EJ修复途径的抑制，导致细胞死亡。

本文作者描述了ART558的发现，它是一个DNA聚合酶Polθ的小分子抑制。这种抑制剂不仅验证了先前遗传研究预测的BRCA基因的合成致死，而且还赋予53BP1/Shieldin DNA修复复合体的缺陷的合成致死，53BP1/Shieldin DNA是PARP抑制剂抗性的来源之一。因此，这项研究表明，Polθ抑制剂不仅在靶向BRCA基因缺陷型癌症方面具有临床潜力，而且可以用于靶向PARP抑制剂耐药性。

实验结果和讨论：

1、ART558对POLQ通路的抑制作用

作者在化合物库中找到了下图中这个化合物的骨架，化合物ART558对全长酶的Polθ IC50为7.9 nM，溶解度良好 (0.16 mg/ mL)， LogD适中(pH 7.4 = 3.5)。