諾獎得主PNAS文章公布最新測序技術：重新定義DNA修復
日期：2017-02-09 09:14:37
我們身體細胞內的DNA每日都會由于各種原因而受損，因此可以說細胞間DNA修復系統是維持生命的基礎，但是對于這個基礎機制科學家們并沒有完全弄明白。近期來自北卡羅來納州大學教堂山分校的研究人員利用先進的測序技術，分析澄清了這些修復系統中的關鍵分子細節，發現了核苷酸切除修復的奧秘。
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年諾貝爾化學獎得主之一Aziz Sancar教授，Sancar教授生于土耳其薩武爾，主要從事DNA修復、細胞周期檢查點、生物鐘方面的研究。他獲得諾貝爾獎的原因也就是DNA修復研究：他曾花費大量時間分析光解和光激活的機制，對這些機制的探索已有近20年時間，直接觀察到了光解酶修復胸腺嘧啶二聚體的過程。
為了研究細胞中的切除修復，Sancar等人研發出了一種新技術：XR-seq，XR-seq能幫助研究人員分離和測序切除修復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在基因組中的位置。
采用這種方法，研究人員于2015年首次構建出了人類基因組的UV修復圖，并于2016年生成了抗癌順鉑藥物對整個人類基因組的損傷和修復圖譜。現在他們又利用XR-seq技術回答了關于大腸桿菌中損傷修復的一些基礎性問題，這將有助于研發新型抗生素藥物。
Mfd
在這項研究中，研究人員發現一種蛋白：Mfd在細菌的切除修復中扮演了獨特的重要作用。
文章作者之一Christopher P. Selby博士表示，“我認為Mfd是大腸桿菌中最有趣的蛋白”。因為當一個細菌基因的DNA被轉錄成RNA，轉錄分子機制會被卡在一個龐大的加合物上，此時Mfd就會出現，招募其它修復蛋白，修復DNA損傷部分。這種由Mfd引導的過程被稱為轉錄偶聯修復（transcription-coupled repair，生物通譯），這種修復在活性轉錄的DNA鏈上具有更高的修復速率。
研究人員利用XR-seq方法來分析大腸桿菌細菌細胞中UV誘導的損傷，發現了正常細胞中轉錄偶聯修復的明確證據，但在缺失Mfd的細胞中無法進行這種修復，這證實了Mfd的這一過程中的關鍵作用。
UvrD
在進一步的實驗中，研究人員又發現另外一個切除修復蛋白：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片段就會仍然與染色體DNA結合，使得細胞廢物處理酶難以將其切碎降解。同時切除該鏈的修復蛋白也會綁定在上面，接著切除受損DNA的其它位點。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，以便可以快速進入下一步處理，相關的修復蛋白也可以繼續進行新一輪的修復。
下一步研究人員計劃在細菌細胞，人類和其他哺乳動物細胞中利用XR-seq技術解析切除修復的詳細過程。
