美國塔夫斯大學(xué)日前的一項研究發(fā)現,DNA分子能夠通過(guò)“短途旅行”來(lái)“自我療傷”。這種遷移對于防止DNA復制的不穩定性和基因疾病的出現有重要意義。
據物理學(xué)家組織網(wǎng)3日報道,塔夫斯大學(xué)生物學(xué)家凱瑟琳·弗羅伊登賴(lài)希與其合作者發(fā)現,酵母菌中的CAG/CTG三核苷酸重復序列會(huì )轉移到細胞核邊緣進(jìn)行修復。在細胞中,長(cháng)度較短的三核苷酸重復序列有時(shí)會(huì )擴增并超過(guò)正常范圍。擴增的重復序列會(huì )破壞DNA分子的雙螺旋結構,這會(huì )影響DNA的復制機制,且會(huì )導致DNA分子破損。當擴增的CAG三核苷酸重復序列的數量超出穩定性臨界值后,疾病就會(huì )出現。
例如亨廷頓氏舞蹈病的穩定性臨界值是38到40個(gè)重復序列;當重復序列擴增到接近200個(gè)時(shí)則會(huì )出現肌強直性營(yíng)養不良。弗羅伊登賴(lài)希說(shuō):“對CAG重復序列進(jìn)行適度的DNA修復至關(guān)重要,因為這可以阻止序列進(jìn)一步擴增和病情加劇。”
在研究中,弗羅伊登賴(lài)希及其合作者將不同大小的CAG重復序列引入到芽殖酵母菌染色體中。他們?yōu)楹兄貜托蛄械娜旧w做上熒光標記,以追蹤它們在細胞核中的位置。結果發(fā)現,包含擴增的CAG重復序列的染色體從細胞核內部移動(dòng)到細胞核邊緣進(jìn)行修復。研究還發(fā)現,重復序列越長(cháng),遷移的頻率就越高。例如,CAG-130比CAG-70遷移得更頻繁,而沒(méi)有擴增的CAG-15與沒(méi)有擴增的其他控制變量相比,遷移頻率沒(méi)有增加。“我們認為,一旦DNA復制機制停止就會(huì )觸發(fā)遷移行為。”弗羅伊登賴(lài)希說(shuō)。
科研人員認為,重復序列遷移到細胞核膜附近有助于防止修復出現失誤。在細胞核邊緣,破損的DNA分子會(huì )與核孔復合物相互作用。核孔復合物是一種復雜的蛋白,它們在細胞核和周邊的細胞質(zhì)之間扮演“守門(mén)人”的作用。研究發(fā)現,其中兩個(gè)守門(mén)人——Nup84復合物和Slx5/8復合物出現在每個(gè)核孔復合物中,它們對DNA重復片段的修復不可或缺。如Slx5/8的角色是把DNA分子拴在核孔復合物上,它似乎還可以調節一種已知的修復蛋白(Rad52)來(lái)促進(jìn)修復過(guò)程。
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