發(fā)現(xiàn)準確轉(zhuǎn)錄DNA會覆蓋DNA修復
一個突破性和令人驚訝的發(fā)現(xiàn)為細胞最重要的事物提供了一個重大的概念變化:DNA轉(zhuǎn)錄過程的保真度 - 準確地將DNA信息復制到RNA中,蛋白質(zhì)的前體 - 或DNA修復,從而避免丟失的染色體丟失。據(jù)“自然”雜志報道,研究人員發(fā)現(xiàn),在模式生物大腸桿菌中,轉(zhuǎn)錄DNA的保真度是以DNA修復為代價的。
“如果你問一群對細胞更重要的科學家,保持其DNA的完整性,包含所有有機體的遺傳信息,或轉(zhuǎn)錄的保真度 - 將DNA轉(zhuǎn)錄成RNA,從而導致蛋白質(zhì)合成的過程 - 絕大多數(shù)人都同意修復DNA更為重要,“貝勒醫(yī)學院分子與人類遺傳學和分子病毒學與微生物學副教授Christophe Herman博士說。“在這項研究中,我們表現(xiàn)出相反的結(jié)果。”
眾所周知,DNA斷裂對于細胞來說是麻煩的,因為如果不能正確修復,它們會導致細胞基因或細胞死亡的主要不穩(wěn)定性。相反,轉(zhuǎn)錄過程中的錯誤通常被認為不太重要,因為轉(zhuǎn)錄本是臨時的,如果一個是有缺陷的,細胞可以制造另一個。由于這些原因,大多數(shù)研究人員認為DNA斷裂修復將超過轉(zhuǎn)錄以保護DNA完整性,并防止細胞丟失其染色體。
“幾十年來,科學家一直在研究DNA修復,并產(chǎn)生了大量有關(guān)它的信息。相比之下,我們對轉(zhuǎn)錄保真度知之甚少,”Herman說,他也是Dan L Duncan綜合癌癥中心的成員。“我的實驗室在過去的12年里一直在研究轉(zhuǎn)錄的保真度。我們多年前就已經(jīng)證明轉(zhuǎn)錄錯誤會導致遺傳變化。這讓我們認為轉(zhuǎn)錄保真度可能比我們原先想象的更重要。在這項研究中,我們想要調(diào)查去除GreA的后果,這是一個有助于確保轉(zhuǎn)錄過程對細菌大腸桿菌的保真度的因素,對DNA斷裂修復。“
意外的發(fā)現(xiàn)
“在去除GreA后,細菌在修復模擬輻射的藥物造成的DNA損傷方面的效率提高了數(shù)百倍,”第一作者Priya Sivaramakrishnan博士說。在該項目的開發(fā)期間,Herman實驗室的學生。“當GreA不存在時,細菌可以更快地修復DNA斷裂。”
為了確定缺失轉(zhuǎn)錄保真度如何導致更快的修復,研究人員開發(fā)了一種新的全基因組測序方法,他們將其命名為eXOnucleases測序(XO-seq),以物理可視化活細胞中DNA修復的不同步驟。利用這種方法和其他方法,研究人員確定了GreA缺失促進DNA修復的分子機制。
轉(zhuǎn)錄保真因子GreA阻止DNA修復的發(fā)現(xiàn)代表了DNA世界的一個主要范式轉(zhuǎn)變,因為它意味著確保正確的轉(zhuǎn)錄保真度是以降低細胞修復DNA的能力為代價的。“這完全出乎意料,”赫爾曼說。
“有一個過程可以幫助將DNA轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的RNA,從而產(chǎn)生高質(zhì)量的蛋白質(zhì),細菌在DNA修復效率上付出了百倍的代價,”共同作者Susan Rosenberg博士說,Ben F. Love Chair在癌癥研究和分子和人類遺傳學教授,分子病毒學和微生物學以及貝勒的生物化學和分子生物學。羅森伯格還是貝勒Dan L Duncan綜合癌癥中心癌癥進化計劃的領(lǐng)導者。
“從細菌到人類的核酸基本生物學的保護是巨大的,”羅森伯格說。“我們假設(shè)在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的這種機制也可能存在于其他細胞中,這將在許多領(lǐng)域產(chǎn)生影響,從癌癥到進化。”
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