對(duì)防其復(fù)制不穩(wěn)定和基因疾病意義重大

美國(guó)塔夫斯大學(xué)日前的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，DNA分子能夠通過(guò)“短途旅行”來(lái)“自我療傷”。這種遷移對(duì)于防止DNA復(fù)制的不穩(wěn)定性和基因疾病的出現(xiàn)有重要意義。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)3日?qǐng)?bào)道，塔夫斯大學(xué)生物學(xué)家凱瑟琳·弗羅伊登賴希與其合作者發(fā)現(xiàn)，酵母菌中的CAG/CTG三核苷酸重復(fù)序列會(huì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核邊緣進(jìn)行修復(fù)。在細(xì)胞中，長(zhǎng)度較短的三核苷酸重復(fù)序列有時(shí)會(huì)擴(kuò)增并超過(guò)正常范圍。擴(kuò)增的重復(fù)序列會(huì)破壞DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這會(huì)影響DNA的復(fù)制機(jī)制，且會(huì)導(dǎo)致DNA分子破損。當(dāng)擴(kuò)增的CAG三核苷酸重復(fù)序列的數(shù)量超出穩(wěn)定性臨界值后，疾病就會(huì)出現(xiàn)。

例如亨廷頓氏舞蹈病的穩(wěn)定性臨界值是38到40個(gè)重復(fù)序列；當(dāng)重復(fù)序列擴(kuò)增到接近200個(gè)時(shí)則會(huì)出現(xiàn)肌強(qiáng)直性營(yíng)養(yǎng)不良。弗羅伊登賴希說(shuō)：“對(duì)CAG重復(fù)序列進(jìn)行適度的DNA修復(fù)至關(guān)重要，因?yàn)檫@可以阻止序列進(jìn)一步擴(kuò)增和病情加劇。”

在研究中，弗羅伊登賴希及其合作者將不同大小的CAG重復(fù)序列引入到芽殖酵母菌染色體中。他們?yōu)楹兄貜?fù)序列的染色體做上熒光標(biāo)記，以追蹤它們?cè)诩?xì)胞核中的位置。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，包含擴(kuò)增的CAG重復(fù)序列的染色體從細(xì)胞核內(nèi)部移動(dòng)到細(xì)胞核邊緣進(jìn)行修復(fù)。研究還發(fā)現(xiàn)，重復(fù)序列越長(zhǎng)，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(kuò)增的CAG-15與沒(méi)有擴(kuò)增的其他控制變量相比，遷移頻率沒(méi)有增加。“我們認(rèn)為，一旦DNA復(fù)制機(jī)制停止就會(huì)觸發(fā)遷移行為。”弗羅伊登賴希說(shuō)。

科研人員認(rèn)為，重復(fù)序列遷移到細(xì)胞核膜附近有助于防止修復(fù)出現(xiàn)失誤。在細(xì)胞核邊緣，破損的DNA分子會(huì)與核孔復(fù)合物相互作用。核孔復(fù)合物是一種復(fù)雜的蛋白，它們?cè)诩?xì)胞核和周邊的細(xì)胞質(zhì)之間扮演“守門(mén)人”的作用。研究發(fā)現(xiàn)，其中兩個(gè)守門(mén)人——Nup84復(fù)合物和Slx5/8復(fù)合物出現(xiàn)在每個(gè)核孔復(fù)合物中，它們對(duì)DNA重復(fù)片段的修復(fù)不可或缺。如Slx5/8的角色是把DNA分子拴在核孔復(fù)合物上，它似乎還可以調(diào)節(jié)一種已知的修復(fù)蛋白(Rad52)來(lái)促進(jìn)修復(fù)過(guò)程。