Science子刊发现全新的DNA修复机制

  DNA分子的化学性质并不是特别稳定，会形成不同性质的损伤，因此DNA损伤应答是必不可少的。莫斯科国立大学Vasily M. Studitsky教授的研究团队，发现了一个全新的DNA修复机制。这项研究发表在Science Advances杂志上，为防治神经退行性疾病带来了新启示。
  “高等生物的DNA与组蛋白结合包装成核小体，DNA双螺旋与组蛋白互作的一面隐藏在核小体中。只有在读取遗传信息的时候，核小体结构才会打开，”领导这项研究的Vasily M. Studitsky说。
  DNA的这种紧密包装导致修复酶难以接近。如果DNA损伤没有得到修复，就会使突变累积、细胞死亡甚至引发多种疾病，包括阿尔茨海默症等神经退行性疾病。
  在DNA转录过程中，RNA聚合酶沿着DNA链前行，遇到断裂就会停下，随后触发一系列反应，让相应的酶来修复受损位点。不过人们一直认为，RNA聚合酶无法检测到另一条DNA链上的断裂。
  “我们发现，‘隐藏’在核小体中的DNA链也是可以修复的。我们认为，这种修复能够发生是因为核小体中形成了特殊的小DNA环，”Vasily M. Studitsky说。“RNA聚合酶也能在这个环上前进，然后在DNA断裂附近停下并启动DNA修复。”
  研究人员将特殊位点插入DNA，然后用酶在这些地方引入单链断裂。他们在一个模式系统中研究了DNA断裂对RNA聚合酶的影响。研究显示，当DNA断裂发生在核小体内时，RNA聚合酶会在经过断裂位点之后停下。进一步分析表明，RNA聚合酶停下是因为DNA环阻挡了它的去路。
  这些发现开辟了研究DNA修复的新方向。之前人们普遍认为DNA修复只在无组蛋白的DNA上发生，因此染色质在这一过程中是被动的。而这项研究表明，DNA“线圈”不用完全解开就可以进行修复。高度保守的组蛋白在这一过程中起到了重要的作用。
  研究人员提出的模型，首次解释了拓扑锁（topological lock）的作用。“发现一种新的修复机制，意味着我们可以开发出防治疾病的新方法。我们看到，这种DNA环的形成取决于它与组蛋白的连接。增强环的形成可以促进DNA修复，进而减少疾病风险。我们甚至可以通过特殊方法，编程细胞的死亡，”Vasily Studitsky总结道。（转化医学网360zhyx.com）