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华人学者PNAS解析DNA修复的关键一步

日期:2014-08-20 00:00:00

人体细胞每天都会遭到一系列攻击,形成多达100,000的DNA损伤,Smerdon说。为了及时修复这些损伤,细胞必须不断快速生产替代性的DNA和蛋白。这时,RNA聚合酶就像一个小火车头,沿着DNA上上下下地读取遗传信息。

RNA聚合酶遇到需要表达的基因时,就会停下脚步解开双链DNA,转录出引导蛋白合成的RNA链。当UV或其他有害物质使DNA受损时,就会形成一团障碍,阻塞RNA聚合酶前进的轨道。如果这种障碍没有得到及时修复,细胞就可能面临死亡。

在正常情况下,细胞的修复小分队会很快切除障碍物,将轨道清理出来。这一过程称为转录偶联修复(TCR),是四大DNA修复系统之一。Smerdon指出,任何修复系统出现故障,都可能引发严重的疾病。

Smerdon实验室致力于研究与DNA修复缺陷有关的疾病,着色性干皮病XP就是其中之一。这种遗传病的患者也被称为月亮之子(children of the moon),他们缺乏切除受损DNA的酶,对于UV照射非常敏感,连灯光都会破坏他们的皮肤。XP患者的皮肤癌发病率比其它人高两千倍,只有在晚上才能安全地出门。

Cockayne综合症也是TCR缺陷病,患者不仅对阳光极为敏感,还会出现神经系统退化和过早衰老。DNA修复缺陷会还与多种疾病有关,比如白血病、乳腺癌和遗传性非息肉病性大肠癌。

研究人员通过酵母和人类细胞发现,TCR修复通常分为两步,而染色质中的H2B是第一步的关键。为了帮助修复酶接触到DNA,H2B需要先解开一个小蛋白(去泛素化),松开DNA链。随后修复小分队才能进入染色质,及时排除故障。如过没有这种去泛素化,DNA修复基本上是不可能完成的任务。

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