《Nat Struct & Mol Biol:科学家发现DNA修复蛋白的特殊开关》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2018-07-08
  • DNA损伤是一种日常发生的现象,而人类细胞早已经学会如何应对这种状况了,日前,一项刊登在国际杂志Nature Structural & Molecular Biology上的研究报告中,来自梅奥诊所的研究人员通过研究阐明了一种DNA修复蛋白如何到达DNA的损伤位点,相关研究或能帮助研究人员开发出治疗卵巢癌的新型疗法。

    当人类基因组受到持续性损伤时,细胞中就会产生检测并且修复损伤的蛋白质,其中一种蛋白质名为53BP1,当DNA链破碎时其主要参与修复DNA的功能,这项研究中,研究人员阐明了蛋白质53BP1如何重新定位到染色体上来发挥其作用。研究者Mer解释道,当不存在DNA损伤时,53BP1就会被TIRR阻断从而处于失活状态,利用X射线晶体学技术,研究人员发现,TIRR能够阻断53BP1的区域,从而使得53BP1用来结合染色体;但TIRR如何脱离53BP1的呢?这种修复蛋白又是如何发挥作用的呢?

    研究人员认为,一种特殊类型的RNA或许负责整个脱离过程,为了检测这种理论,研究人员开发了一种工程化蛋白,其能够结合53BP1修复蛋白,而且当DNA被损伤时RNA分子就会被释放,当DNA损伤发生时,产生的RNA分子就会与TIRR结合,将其从蛋白质53BP1上转移走,并且促进53BP1积极发挥作用。研究者Mer说道,我们的研究提供了一种概念验证机制,即RNA分子如何诱发53BP1定位到DNA损伤的位点,TIRR/RNA或许能被视为一种特殊的开关来阻断或诱发53BP1重新定位到DNA的损伤位点。

    研究者还发现,替代TIRR就能够增加培养液中细胞对药物奥拉帕尼(olaparib)的敏感性,奥拉帕尼是一种用来治疗卵巢癌的药物。随着时间延续,癌细胞会产生对药物的耐受性,比如PARP抑制剂,本文研究就为科学家们提供了一种新的靶点:TIRR,或为后期研究人员开发新型疗法来靶向杀灭卵巢癌细胞提供了新的线索和希望。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41594-018-0083-z
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  • 《科学家发现DNA能与泛素结合 对DNA修复意义重大》

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    • 编译者:huangcui
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    • 2004年,诺贝尔化学奖授予了三名科学家,以表彰他们发现了“泛素介导的蛋白降解”这一重要生物学机制。上面这串文字虽然看似复杂,但却很好理解:如果把蛋白比作是细胞内的快递包裹,“泛素”就是包裹上的特殊二维码。当细胞“扫”到这个二维码,就会降解相应的蛋白,维持细胞内的动态平衡。 正是由于泛素化在蛋白质平衡中的作用太过关键,许多研究泛素的学者往往只将注意力集中在了蛋白质上。但来自哈佛大学医学院的魏文毅教授课题组则成功跳出了思维框架的限制。他们发现,DNA竟也能与泛素结合,且对于DNA的修复有重要意义。这一刷新认知的发现刊登在了最新一期的《科学》子刊《Science Signaling》上,并得到了《科学》官网的特别介绍。 他们是怎么发现泛素还和DNA有关的呢?这还要从DNA的修复说起。我们知道,DNA存储着我们的遗传信息,一旦DNA出现损伤而得不到及时修复,就有可能引起癌症等严重后果。目前,科学家们已经发现,在DNA断裂处,会出现多聚泛素链的积聚,而缺少这些泛素则会导致DNA损伤修复出现缺陷。 “然而到目前为止,泛素化被认为只参与蛋白修饰,以调控蛋白降解,或是蛋白与蛋白的相互结合,”研究人员们在论文里写道:“我们好奇多聚泛素链能否执行和蛋白无关的其他功能?如果能,它又是怎么起作用的?” 为了回答这些问题,研究人员们首先检测泛素蛋白能否与DNA直接结合。一系列实验表明还真能!而且,研究人员们还做出了一个非常有趣的发现:仅有一类多聚泛素链能与DNA结合。此类泛素链是由赖氨酸-63(K63)相连形成的。 这就引申出了下一个问题,为啥只有这一种泛素能结合DNA?它究竟对DNA有怎样的影响?后续研究表明,一旦K63相连的泛素链出现突变,削弱了与DNA的结合能力,DNA受损处的多聚泛素链水平就会下降,对DNA的修复产生不利影响。作者们在论文中指出,无论是在酵母细胞,还是在哺乳动物细胞里,此类泛素链对于DNA的及时修复有着不可或缺的作用。 在上文中我们提到,DNA是否能得到正确修复,决定了细胞是否健康。而不少癌症的病因,正是由于遗传信息上出现了错误。那么,K63相连的泛素链,和癌症是否有着关联呢?果不其然,在线上的数据库中,研究人员们从肺癌、黑色素瘤、以及乳腺癌的患者中找到了3个泛素基因里的突变,会影响到其与DNA的结合。这些发现也表明,最新得到阐明的泛素功能,可能与癌症等疾病相关。
  • 《Nat Struct & Mol Biol:“垃圾DNA”的副产物或与癌症扩散直接相关》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-08-19
    • 近日,来自加利福尼亚大学的研究人员通过研究发现,所谓的“垃圾DNA”的副产物或许也参与了癌症的扩散,相关研究结果刊登于国际杂志Nature Structural & Molecular Biology上。人类基因组中仅有大约2%的序列能够编码发挥正常功能的蛋白质,很多年来科学家们一直认为其余98%的基因组(垃圾DNA)都是无用的序列,有些垃圾DNA能够转录成为特殊的RNA分子来支持细胞功能,包括转移RNAs(tRNAs)和microRNAs(miRNAs),而剩下的非编码RNA也被认为是非功能性的垃圾RNA。 此前研究人员通过研究发现,结肠癌细胞中产生的几千个增强RNAs(eRNAs)能对机体的慢性免疫信号产生反应,eRNAs是研究人员新鉴别出的一类非编码RNAs,研究人员非常想知道其是否在细胞中能发挥相应的作用,这项研究中,研究人员就通过研究发现,eRNAs在癌症扩散上扮演着关键的角色,他们发现,eRNAs能够直接激活对肿瘤发育非常重要的基因的表达,其能与癌症扩散蛋白BRD4相互作用,一直以来,BRD4被认为是一种潜在的靶点,研究人员能利用该靶点来开发出多种小分子抵御BRD4,从而抑制癌症进展。 研究者Lauberth说道,本文研究结果表明,eRNAs是癌症的关键调节子,其能发挥作用增强与BRD4的结合作用将其固定在DNA上,从而保持肿瘤促进基因高水平表达;更有意思的是,当我们剔除了多种eRNAs后,就能够明显降低eRNAs和BRD4共调解的促癌基因的表达。如今研究人员发现eRNAs能够影响BRD4的功能,因此他们就需要重新思考来寻找重新靶向作用BRD4的治疗性手段了。 研究者表示,他们的研究发现与当前的主流观点一致,即eRNAs是一种功能性分子,而不仅仅是增强激活作用的反映或简单的转录“噪音”。因此研究人员就需要重新改变对垃圾DNA的思考方式,以及其在人类细胞中对基因表达的调节作用。后期研究中,研究人员还将会通过更为深入的研究探索eRNAs合成的机制以及其在基因调节中的功能,同时研究者还希望能开发出新方法来靶向作用eRNAs从而抑制癌症发生及进展。