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流浪DNA如何在双链断裂中着陆

2019-03-13 11:07:44 • 来源：

对于细胞而言，几乎没有什么东西像DNA双链断裂一样危险。如果双螺旋的两条链被切断并且未被修复，则细胞可能在下一轮有丝分裂时死亡。为了防止这种命运，一套DNA修复蛋白在发生中断时处于待命状态。其中之一是进化上保守的酶Dna2，它有助于制备破碎的DNA链用于其他蛋白质的修复，还可以降解复制过程中产生的多余DNA片段。

流浪DNA如何在双链断裂中着陆

为了更好地理解酶的作用，贝勒医学院的遗传学家Grzegorz Ira及其同事最近研究了在酵母中删除Dna2的后果。单独的删除对细胞来说是致命的，可能是因为Dna2分解的DNA位是如此具有破坏性，因此团队设计的突变体也在pif1中携带突变，pif1编码一种被认为能够准备某些底物的酶由Dna2处理。在双突变体中，研究人员认为形成较少的有毒中间体，使细胞存活。

研究人员还调整了酵母细胞以有条件地表达HO内切核酸酶 - 它在暴露于糖半乳糖时在称为MAT的特定基因座上切割DNA 。让细胞在半乳糖平板上生长长达6天后，研究人员通过对MAT基因座周围的DNA进行测序来检查断裂位点。令他们惊讶的是，大约8%的突变细胞携带了大量的插入物。相反，在表达HO内切核酸酶的对照细胞中未发现插入。

测序显示，来自基因组中任何地方的DNA - 包括可逆转录元件，核糖体DNA，基因，着丝粒和端粒，以及启动DNA复制的序列 - 可以在这些断裂中着陆。

插入的序列似乎没有从其原始基因座中删除，表明它们是通过重复产生的。Ira解释说这可能是由于Dna2通常会降解的过量DNA的持续存在而发生的。

进一步的实验表明，一旦在酵母基因组中发生双链断裂，这些位点可以收集漂浮在细胞内的任何种类的DNA，甚至不会删除Dna2。Ira说这项研究表明，双链断裂容易累积插入，无论插入的杂散DNA是由Dna2缺乏还是由其他机制引起的。“这个故事的有趣部分是任何基因都可以使用这种机制从一个基因座跳到另一个基因座，”他说。

洛杉矶加利福尼亚大学菲尔丁公共卫生学院的病理学家Robert Schiestl没有参与这项研究，他表示双链断裂对插入的影响可能与癌症有关，并说它会有趣的是要知道类似的插入是否发生在具有天然Dna2缺陷的恶性细胞中。然而，他补充说，目前的研究结果不是改变游戏规则的。“知道它们突变的基因的功能，这并不令人惊讶。这几乎是预期的。“

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