科学家揭秘DNA修复关键机制,为癌症治疗带来新希望

【字体: 时间:2024年09月02日 来源:AAAS

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  环境或细胞触发因素可以在DNA结构中引入有害的双链断裂(DSBs),进而导致肿瘤的形成。DNA修复是一个严格调控的过程,涉及DNA损伤检测的检查点,随后是一系列错误纠正机制。在最近的一项研究中,研究人员调查了Sae2的确切作用,Sae2是出芽酵母中的一种关键蛋白质,在激活修复DNA双链断裂的核酸酶方面起着至关重要的作用。

  

DNA损伤修复是细胞为维持遗传信息稳定性而进化出的一系列复杂机制。在众多DNA修复机制中,针对双链DNA结构异常的修复尤为重要,因为这类损伤可能导致严重的健康并发症,如增加癌症风险。细胞主要通过非同源末端连接(NHEJ)和同源重组(HR)两种机制来修复双链断裂(DSBs)。NHEJ是人类体细胞中主要的DNA修复机制,但容易出错;而HR在细胞周期的特定阶段活跃,且修复过程无误。

在HR过程中,酵母中的Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX)三聚体蛋白复合物发挥核心作用。Sae2蛋白与MRX协同作用,激活核酸内切酶和核酸外切酶活性,启动DNA末端切除,这是修复DSBs的关键步骤。最近,一项发表在《Nature Communications》杂志上的研究由日本近代大学的Miki Shinohara教授和团队成员进行,他们通过遗传和生化分析,探究了Sae2如何控制这两种核酸酶的活性。

Shinohara教授解释了研究的动机,即为了增强对生物体遗传信息可塑性和稳健性的认识。他们的研究结果揭示了MRX内切酶和外切酶的活性是由Sae2通过Rad50以不同机制刺激的,确保MRX-Sae2在阻断的DNA末端上进行协调但独立的内切和外切作用。

Shinohara教授分享了他们研究背后的动机,他解释说:“Sae2刺激MRX内切酶和3 ' -5 '外切酶活性用于DNA修复的机制尚不清楚。了解DSB修复中DNA末端加工的这种机制可以增强我们对生物体遗传信息可塑性和稳健性的认识。”

在功能分离实验中,研究人员发现并引入了rad50-C47突变,该突变影响sae2依赖性MRX 3 ' -5 '外切酶活性,但不影响内切酶活性。Shinohara教授强调说:“我们的研究结果表明,MRX内切酶和外切酶的活性是由Sae2通过Rad50通过不同的机制刺激的,确保MRX-Sae2在阻断的DNA末端上进行协调但独立的内切和外切作用。”

详细了解在DSB修复中DNA末端切除过程中Sae2如何控制Mre11的内切酶和外切酶活性,对于维持生物体中保存遗传信息的过程的稳健性至关重要。Shinohara教授总结道:“我们的研究揭示了DNA末端加工的控制机制,这对抑制细胞肿瘤发生很重要,并可能为开发新的抗癌疗法提供有价值的信息。”

Sae2 controls Mre11 endo- and exonuclease activities by different mechanisms

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