刚刚发表的两篇报道对细菌细胞如何不断修复DNA损伤提供了截然不同的描述。这项工作由纽约大学格罗斯曼医学院的研究人员领导，围绕DNA分子的脆弱性展开，这些分子很容易受到细胞代谢反应副产物、毒素和紫外线的损害。鉴于受损的DNA可能导致有害的突变和死亡，细胞进化出了DNA修复机制。

然而，该领域一个尚未解决的主要问题是，这些机器如何在广阔的未受损DNA领域中快速搜索并发现罕见的损伤片段。

过去的研究发现，一种重要的搜索机制——转录偶联修复(TCR)——依赖于RNA聚合酶，这是一种沿着DNA链向下运动的大型蛋白质复合物，在将指令转录为RNA分子时读取DNA字母的代码，然后指导蛋白质构建。然而，研究作者表示，在当前的研究中，TCR机制被误解了。

被广泛接受的工作，包括获得2015年诺贝尔奖的研究，都认为TCR在修复中发挥的作用相对较小，因为它依赖于一个假定的TCR因子，而该因子对DNA修复仅做出边际贡献。假设有一个并行过程，即全局基因组修复(GGR)，可以扫描并修复大部分与转录无关的DNA。这两个过程都被认为为核苷酸切除修复(NER)奠定了基础，其中受损的DNA片段被剪掉并被准确的副本取代。

这两项新研究(“细菌中转录偶联DNA修复的关键作用和机制”)和(“大肠杆菌中普遍转录偶联DNA修复”)分别在线发表在《自然》和《自然通讯》上。基于对活体大肠杆菌细胞DNA修复的多阶段分析，两篇论文一致认为，大多数(如果不是全部)NER与RNA聚合酶偶联，后者扫描整个细菌遗传密码是否受损。

“我们需要重新思考DNA修复领域的一些基本理论，”纽约大学朗格健康中心生物化学和分子药理学系朱莉·威尔逊·安德森教授、高级研究作者EvgenyNudler博士说。“真正理解这种修复是医学的一个基本目标，因为大多数抗生素和化疗通过破坏致病细胞的DNA来杀死它们，而停止修复的能力将使这些细胞更容易受到现有药物的影响，”Nudler补充道，也是霍华德休斯医学研究所的研究员。

发现管道

当前的作者指出，过去的研究无法完全捕捉细菌中NER的生物学现实，因为他们使用的实验试图在活细胞外重建复杂的蛋白质相互作用。例如，这导致该领域将一种名为Mfd的蛋白质定义为TCR的核心参与者，尽管发现无论Mfd是否存在，大多数DNA修复都会进行。反过来，这表明TCR是一种次要修复途径。TCR也被认为只发生在高度转录的DNA区域内。很少被转录的基因组位置，或者被认为是非转录的基因组部分，被认为受到GGR的影响。

《自然》杂志上的这项研究使用交联质谱(XLMS)来绘制化学连接蛋白质之间的距离，从而首次确定了活细胞中组装的大量NER和聚合酶复合物的相互作用表面。然后，该团队将光谱测量数据输入计算机驱动的模拟中，最终形成真实的结构模型。

与传统教条相反，研究发现RNA聚合酶充当整个NER复合物组装的支架，并且是DNA损伤的主要传感器。事实证明，主要的NER酶UvrA和UvrB本身并不定位大多数病变，而是通过RNA聚合酶传递给它们。作者说，这个基本的TCR过程独立于Mfd。

《自然通讯》杂志上的这项研究同样是在活细胞中，使用高通量CPD-seq来追踪暴露于紫外线后DNA损伤的出现，以及修复率，分辨率可低至单个核苷酸。CPD-seq表明，使用抗生素利福平干扰细菌转录会关闭整个细菌基因组的修复。研究结果表明，NER与细菌染色体(容纳所有基因的DNA基础设施)中各处的转录紧密结合。

实验还表明，细菌细胞在面临DNA损伤时会抑制Rho蛋白的作用，Rho蛋白是告诉RNA聚合酶停止读取的全局终止信号。随着停止信号的减弱，RNA聚合酶不断地读取，将修复酶传递到基因组中任何遇到DNA损伤的地方。

“根据我们的发现，我们推测真核生物，包括人类细胞，也使用RNA聚合酶进行全局有效修复，因为这里描述的细菌TCR复合物具有人类类似物，”自然研究的共同第一作者BinodBharati博士说。努德勒实验室的博士后学者。“展望未来，我们的团队计划确认人类细胞中存在全局TCR，如果得到证实，将探索未来是否可以安全地促进修复以对抗衰老疾病。”

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：DNA细胞研究