DNA修复的新见解
James Haber实验室着名的Brandeis研究人员Nature的一篇新论文提供了DNA修复过程的详细描述。染色体经过DNA修复以纠正我们遗传密码的侮辱,这是由于复制DNA的错误或外部因素(如暴露于辐射或毒素)引起的。大多数损伤得到准确修复,因此细胞不受影响,但有些会导致永久性错误(突变或染色体重排),可能导致疾病,包括癌症。特别危险的是切断染色体的双链DNA断裂(DSB)。
这项工作主要由博士后同事Ranjith Anand在技术员Annette Beach和物理学博士学生Kevin Li的贡献下进行。他们检查了酵母细胞中双链断裂的修复。
当发生DSB时,细胞需要通过将破碎的染色体末端与位于完整染色体上的相似DNA序列进行匹配来修补中断; 完整序列可用作模板,通过DNA复制修复断裂。为了完成修复,细胞必须能够找到具有相似序列的另一条染色体以用作模板。
找到这样的模板并非易事。染色体由碱基对组成 - 鸟嘌呤和胞嘧啶或腺嘌呤和胸腺嘧啶的分子配对。(你可能还记得生物学课,G跟C和A一起用T)。必须将破碎的染色体的末端与数百万个可能的短DNA区域进行比较,以便找到具有相同碱基对排列的染色体。这种搜索由RAD51蛋白介导,该蛋白促进断裂末端与潜在供体序列的匹配。
但这场比赛有多完美?“自然”杂志的第一作者Ranjith Anand说,这是Haber实验室想要回答的核心问题之一。
他们发现,当一个约100个碱基的每六个碱基不同时,仍然可以进行修复。之前对试管中RAD51的研究表明,该蛋白质对匹配的要求更为严格。
六个碱基对中的一个可能是不匹配的科学家们感到惊讶。这个过程“允许在修复期间不匹配,”Anand说,他现在是波士顿Ginkgo Bioworks的生物工程师。
实验室的结果还有另一个惊喜。研究人员认为,腺嘌呤配对胞嘧啶等错配可通过所谓的错配修复蛋白(如MSH2或MSH6)进行校正,从而去除胞嘧啶,并用正确配对的胸腺嘧啶代替。相反,Haber和他的研究人员发现了一种叫做DNA聚合酶delta的酶,它具有这种校对功能。
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