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生物学家揭示了DNA修复机制的完整序列

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每个生物都具有DNA,每个生物都参与DNA复制,DNA在细胞分裂过程中精确复制自身的过程。尽管这是一个久经考验的过程,但可能会出现问题。中断诱导复制(BIR)是解决这些问题的一种方法。在人类中,它主要用于修复无法修复的DNA断裂。然而,BIR本身通过其对DNA的修复及其进行修复的方式,可以引入或引起基因组重排和突变,从而导致癌症的发展。

爱荷华大学生物学系教授安娜·马尔科娃(Anna Malkova)说:“这是一把双刃剑,他自1995年以来一直研究BIR。“修复的基本能力是一件好事,有些DNA断裂会不能用其他方法修复。所以,这个主意很好。但是结果可能不好。”

由马尔科娃(Malkova)领导的一项新研究于1月20日发表在《自然》(Nature)杂志上,该研究试图通过首次描述BIR的从头到尾的序列来弄清BIR的高风险回报安排。生物学家开发了一种新技术,使他们能够在酵母模型中研究BIR在整个修复周期中的运作方式。到现在为止,科学家只能研究BIR在开始和结束阶段的操作。然后,研究人员引入了DNA复制的障碍,例如转录(复制DNA以产生蛋白质的过程),这被认为是BIR的帮助。

研究的通讯作者马尔科娃说:“我们的研究表明,当BIR在这些碰撞中进行救援时,它的到来付出了很高的代价。” “当BIR遇到转录时,它可能会引入更多的不稳定性,从而导致更高的突变。因此,我们认为,主要是在转录和复制之间的碰撞中发现的不稳定性被认为可能导致癌症。是由BIR来营救的。营救确实来了,但这确实有多大帮助值得怀疑。”

科学家已经知道BIR在某些阶段如何工作。例如,他们知道DNA修复设备会在受损的DNA周围形成各种气泡,然后向前移动,解压缩DNA,复制完整的片段,最后将这些复制的片段转移到新的DNA链上。

但是仍然难以捉摸的是在整个维修周期中都遵循BIR。使用涉及液滴数字PCR的技术和生物学研究生Liping Liu开发的一种新的DNA纯化方法,研究人员能够从头到尾观察BIR。

“如果您将其想象成一列火车,那么Liping安装了许多站,她观察了火车在每个站的运行情况,跟踪每个站DNA的增加,每个站发生了多少增加,因此总的来说,整个过程如何展开。”马尔科娃解释说。

然后,研究小组有意在某些站点引入了障碍物-转录和另一种称为内部端粒序列的障碍物-来观察BIR对障碍物的反应。一个发现:在BIR流程开始时引入转录时,修复无法开始,就好像被抑制了一样。研究人员还发现,相对于BIR的转录方向可能会影响修复周期,并且可能是影响不稳定性的重要因素,而这种不稳定性会促进人类癌症的发展。

马尔科娃说:“科学家们已经知道,高转录与正常复制相结合的地方存在很多不稳定性。” “直到现在我们还不知道的是它来自哪里以及为什么发生。”

该研究的第一作者“追踪断裂诱导的复制表明它停滞在路障上”,是Malkova实验室六年级的研究生Liu。

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