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        植物DNA如何避免紫外線輻射的破壞
        
			
        
				2019-04-22 10:50:41
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        如果來自太陽的紫外線輻射會損害人體DNA導(dǎo)致健康問題，紫外線輻射是否也會破壞植物DNA?答案是肯定的，但由于植物不能從陽光下進入或在防曬霜上涂抹，因此它們具有超強的DNA修復(fù)套件。今天，2015年諾貝爾獎獲得者，醫(yī)學(xué)博士，博士，UNC醫(yī)學(xué)院實驗室已經(jīng)發(fā)表了一項關(guān)于植物中這種強大的DNA修復(fù)系統(tǒng)的精致研究，該研究非常類似于人類和其他動物的修復(fù)系統(tǒng)。
        

        植物DNA如何避免紫外線輻射的破壞
        

        該研究發(fā)表在Nature Communications上，是整個多細胞生物的第一張修復(fù)圖。它揭示了與人類相比，“核苷酸切除修復(fù)”系統(tǒng)在植物的活性基因中的效率更高。而這種效率取決于白天/黑夜的周期。
        

        “這些研究結(jié)果促進了我們對所有生物體中常見的DNA修復(fù)機制的理解，也可能具有實際應(yīng)用，”共同通訊作者Ogun Adebali博士說，他是Sancar實驗室的博士后研究員。
        

        第一作者，Sancar實驗室博士后研究員Onur Oztas博士說：“植物中的DNA損傷會影響其生長和發(fā)育，因此提高切除修復(fù)系統(tǒng)可能是提高作物產(chǎn)量的良好策略。”
        

        Sancar，Sarah Graham Kenan生物化學(xué)和生物物理學(xué)教授，因其對切除修復(fù)的研究而獲得2015年諾貝爾化學(xué)獎，現(xiàn)在人們普遍認為切除修復(fù)是生物體內(nèi)DNA修復(fù)的主要機制 - 包括修復(fù)紫外線損傷。此修復(fù)系統(tǒng)的大多數(shù)先前研究已經(jīng)在哺乳動物和細菌細胞中進行;關(guān)于該系統(tǒng)如何在植物中起作用的知之甚少。然而，植物必須具有有效的DNA修復(fù)系統(tǒng)，因為它們不能輕易避免陽光照射，當然也需要它來生長。
        

        在這項研究中，Oztas及其同事使用了他們最近開發(fā)的切除修復(fù)映射技術(shù)，稱為XR-seq。該技術(shù)使他們能夠檢測和測序在切除修復(fù)過程中從染色體上切下的短長度的受損DNA。這些DNA片段的序列可以與參考基因組上相應(yīng)的DNA片段匹配，以精確定位DNA損傷正在修復(fù)的斑點。
        

        UNC研究人員對紫外線照射的植物 - 擬南芥(Arabidopsis thaliana)進行了XR-seq掃描，擬南芥是植物研究的“實驗室大鼠”，也稱為擬南芥或小鼠耳水芹。得到的修復(fù)圖顯示，擬南芥中的切除修復(fù)對活躍的基因起作用更快?；钴S時的基因轉(zhuǎn)錄成RNA鏈，然后可以轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，即細胞的主要機制。來自Sancar實驗室的先前研究表明，切除修復(fù)對于動物和細菌中的活躍轉(zhuǎn)錄基因更有效。這種被稱為轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)的現(xiàn)象被認為已經(jīng)發(fā)展成為一種在最急需的地方進行DNA修復(fù)的方法。
        

        “在這里，我們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)效率的提高在植物中比在動物或細菌中更為明顯，”Oztas說。
        

        Sancar的實驗室在24小時內(nèi)對UV暴露的擬南芥進行了XR-seq，以發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)的效率也根據(jù)“晝夜節(jié)律”日/夜周期的10%至30%的擬南芥基因而變化。這反映了這些基因中轉(zhuǎn)錄活性的正常日變化。
        

        “結(jié)果表明植物的切除修復(fù)與其他生物體的修復(fù)方式大致相同 - 為了最大限度地提高效率，”Oztas說。
        

        Sancar實驗室計劃跟進研究，旨在解決關(guān)于植物切除修復(fù)的兩個謎團。一個是敲除切除修復(fù)系統(tǒng)導(dǎo)致植物基因組突變的增加，即使植物保持在黑暗中，遠離紫外線或其他形式的光。
        

        “這意味著需要進行切除修復(fù)以修復(fù)除紫外線以外的其他未知因素造成的DNA損傷，”Oztas說。“我們希望識別和表征這些未知因素，并找出切除修復(fù)如何修復(fù)它們造成的損害類型。”
        

        植物切除修復(fù)系統(tǒng)還涉及與其他生物體中發(fā)現(xiàn)的修復(fù)蛋白質(zhì)略有不同的一組。UNC的科學(xué)家們希望確定為什么這樣，以及植物特有的一組切除修復(fù)蛋白如何協(xié)同工作以保持植物基因組的良好修復(fù)。
        
			

			
          
        
			
        
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