諾獎(jiǎng)得主發(fā)文公布最新測(cè)序技術(shù)：重新定義DNA修復(fù)

　眾所周知，我們身體細(xì)胞內(nèi)的DNA每日都會(huì)由于各種原因而受損，因此可以說細(xì)胞間DNA修復(fù)系統(tǒng)是維持生命的基礎(chǔ)，但是對(duì)于這個(gè)基礎(chǔ)機(jī)制科學(xué)家們并沒有完全弄明白。
  近期，來自北卡羅來納州大學(xué)教堂山分校的研究人員利用先進(jìn)的測(cè)序技術(shù)，分析澄清了這些修復(fù)系統(tǒng)中的關(guān)鍵分子細(xì)節(jié)，發(fā)現(xiàn)了核苷酸切除修復(fù)的奧秘。
 
   我們身體細(xì)胞內(nèi)的DNA每日都會(huì)由于各種原因而受損，因此可以說細(xì)胞間DNA修復(fù)系統(tǒng)是維持生命的基礎(chǔ)，但是對(duì)于這個(gè)基礎(chǔ)機(jī)制科學(xué)家們并沒有完全弄明白。近期來自北卡羅來納州大學(xué)教堂山分校的研究人員利用先進(jìn)的測(cè)序技術(shù)，分析澄清了這些修復(fù)系統(tǒng)中的關(guān)鍵分子細(xì)節(jié)，發(fā)現(xiàn)了核苷酸切除修復(fù)的奧秘。
   這一研究成果公布在2月6日的PNAS雜志上，文章的通訊作者之一是2015年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主之一Aziz Sancar教授，Sancar教授生于土耳其薩武爾，主要從事DNA修復(fù)、細(xì)胞周期檢查點(diǎn)、生物鐘方面的研究。他獲得諾貝爾獎(jiǎng)的原因也就是DNA修復(fù)研究：他曾花費(fèi)大量時(shí)間分析光解和光激活的機(jī)制，對(duì)這些機(jī)制的探索已有近20年時(shí)間，直接觀察到了光解酶修復(fù)胸腺嘧啶二聚體的過程。
   為了研究細(xì)胞中的切除修復(fù)，Sancar等人研發(fā)出了一種新技術(shù)：XR-seq，XR-seq能幫助研究人員分離和測(cè)序切除修復(fù)過程中從基因組剪切下來的小片段加合物損傷(adduct-damaged)DNA。了解俄這些DNA片段的序列，將有助于更精確的定位它們?cè)诨蚪M中的位置。
   采用這種方法，研究人員于2015年首次構(gòu)建出了人類基因組的UV修復(fù)圖，并于2016年生成了抗癌順鉑藥物對(duì)整個(gè)人類基因組的損傷和修復(fù)圖譜?，F(xiàn)在他們又利用XR-seq技術(shù)回答了關(guān)于大腸桿菌中損傷修復(fù)的一些基礎(chǔ)性問題，這將有助于研發(fā)新型抗生素藥物。
   Mfd
   在這項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)一種蛋白：Mfd在細(xì)菌的切除修復(fù)中扮演了獨(dú)特的重要作用。
   文章作者之一Christopher P. Selby博士表示，“我認(rèn)為Mfd是大腸桿菌中最有趣的蛋白”。因?yàn)楫?dāng)一個(gè)細(xì)菌基因的DNA被轉(zhuǎn)錄成RNA，轉(zhuǎn)錄分子機(jī)制會(huì)被卡在一個(gè)龐大的加合物上，此時(shí)Mfd就會(huì)出現(xiàn)，招募其它修復(fù)蛋白，修復(fù)DNA損傷部分。這種由Mfd引導(dǎo)的過程被稱為轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)(transcription-coupled repair，生物通譯)，這種修復(fù)在活性轉(zhuǎn)錄的DNA鏈上具有更高的修復(fù)速率。
   研究人員利用XR-seq方法來分析大腸桿菌細(xì)菌細(xì)胞中UV誘導(dǎo)的損傷，發(fā)現(xiàn)了正常細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)的明確證據(jù)，但在缺失Mfd的細(xì)胞中無(wú)法進(jìn)行這種修復(fù)，這證實(shí)了Mfd的這一過程中的關(guān)鍵作用。
   UvrD
   在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中，研究人員又發(fā)現(xiàn)另外一個(gè)切除修復(fù)蛋白：UvrD在大腸桿菌中幫助清除受損DNA切除片段的新作用。
   如果缺失UvrD，切下的DNA片段就會(huì)仍然與染色體DNA結(jié)合，使得細(xì)胞廢物處理酶難以將其切碎降解。同時(shí)切除該鏈的修復(fù)蛋白也會(huì)綁定在上面，接著切除受損DNA的其它位點(diǎn)。UvrD的工作就是從染色體DNA中解開這些損壞和丟棄的DNA片段，以便可以快速進(jìn)入下一步處理，相關(guān)的修復(fù)蛋白也可以繼續(xù)進(jìn)行新一輪的修復(fù)。
   下一步研究人員計(jì)劃在細(xì)菌細(xì)胞，人類和其他哺乳動(dòng)物細(xì)胞中利用XR-seq技術(shù)解析切除修復(fù)的詳細(xì)過程。