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Nature解答轉(zhuǎn)錄爭議,，RNA聚合酶修復DNA
2014-1-10 閱讀(297)
紫外線和其他環(huán)境因素不多對我們的DNA造成破壞，可以說我們的健康在很大程度上依賴于細胞發(fā)現(xiàn)和修復DNA損傷的能力,。紐約大學醫(yī)學院的一項新研究展示,，RNA聚合酶負責在基因組中搜尋DNA損傷，并招募盟友對其進行修復。這一機制能夠有效減少突變,，幫助人體控制癌癥和其他疾病,。這項研究由Evgeny Nudler教授領(lǐng)導，文章發(fā)表在一月八日的Nature雜志上,。
人們一直知道,，RNA聚合酶能夠在雙鏈DNA上滑動，根據(jù)DNA 模板合成RNA分子,。這樣的RNA鏈包含蛋白合成所需的所有信息,。當RNA聚合酶遭遇DNA損傷時會停下腳步，這時由于酶占據(jù)了損傷位點,，其他修復蛋白很難接近,。
研究人員發(fā)現(xiàn)，UvrD解旋酶可以起到引擎的作用,，反向拉動RNA聚合酶，暴露出DNA的損傷位點以便進行修復,。這一發(fā)現(xiàn)為生物界（叢細菌到人）廣泛采用的修復機制提供了重要啟示,，Dr. Nudler說。“DNA修復能夠減少突變,，從而延緩衰老,、抑制癌癥和許多其他病理學過程，”他說,。盡管研究是在大腸桿菌中進行的,，針對的也是特定類型的DNA修復，但Dr. Nudler認為有證據(jù)表明,，其他細胞修復通路也可能通過同樣的機制來識別和解決DNA損傷,。DNA修復機制失靈可能導致許多嚴重的后果，例如,，編碼人類版UvrD（XPB蛋白）的基因出現(xiàn)遺傳缺陷,，會引起多種嚴重的疾病。
舉例來說,，紫外線引起的損傷無法得到修復,，與著色性干皮病（xeroderma pigmentosum）有關(guān),。任何日光照射都會嚴重損害患者的皮膚和眼睛,，大大提高患皮膚癌的風險。DNA修復不當還可能導致Cockayne綜合癥,，患兒往往身材矮小,，而且會過早老化。另外，毛發(fā)硫營養(yǎng)不良（trichothiodystrophy）也與DNA修復機制有關(guān),，這種疾病的患者毛發(fā)焦枯,，發(fā)育遲緩而且反復受到感染。研究人員通過一系列生化和遺傳學實驗,，將UvrD與RNA聚合酶直接起來,，發(fā)現(xiàn)UvrD的活性是DNA修復所必需的。研究顯示,，UvrD還依賴另一個因子NusA,，NusA可以幫助UvrD把RNA聚合酶拉回來。這兩種蛋白會招募其他修復蛋白對DNA鏈進行修復,，然后聚合酶才會繼續(xù)向前移動,。
Dr. Nudler介紹到，這項研究為普遍性轉(zhuǎn)錄（pervasive transcription）提供了一個有力的解釋,。普遍性轉(zhuǎn)錄是分子生物學中爭議zui大的話題之一,。“可以將其歸結(jié)為以下問題：為何RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄絕大部分基因組，而只有很少一部分RNA轉(zhuǎn)錄本被證明是有用的,？這樣的RNA聚合酶活性是否浪費了能量和資源,？”“我們的研究顯示，RNA聚合酶的主要作用是在基因組中尋找DNA損傷,，”他說,。“只有這一分子機器能夠持續(xù)掃描染色體，發(fā)現(xiàn)DNA模板鏈上的任何異常堿基,。” RNA聚合酶的廣泛轉(zhuǎn)錄是值得的,，因為它不僅能識別DNA損傷，還能在其他因子的幫助下讓損傷得到修復,。
文章不僅為DNA修復機制提供了新的啟示,，還為人們展示了能夠高分辨率定位蛋白互作的新方法。研究顯示,，將化學交聯(lián)與質(zhì)譜結(jié)合起來,，能夠用來分析任何蛋白質(zhì)的相互作用。
