科学家发现植物dna损伤修复新机制 -凯发k8国际首页登录

　　科学家发现植物dna损伤修复新机制。

　　dna损伤应答机制研究是最基础的生物学问题之一。近日，华中农业大学生命科学技术学院、湖北洪山实验室教授严顺平团队在国际期刊《欧洲分子生物学学会杂志》(embo journal)发表了研究论文。该论文发现， smc5/6复合体通过招募paf1复合体介导dsb位点组蛋白h2b的单泛素化，从而促进同源重组修复。这不仅揭示了smc5/6调控dna损伤修复的新机制，而且发现了paf1c具有转录调控之外的新功能——dna损伤修复，为利用同源重组修复机制提高基因打靶效率提供了新基因资源。

　　smc5/6复合体招募paf1复合体促进dna损伤修复。华中农大供图

　　dna是遗传信息的载体，它的准确复制和传递是生物的生存基础。但是，很多外源因素(如紫外线、电离辐射等)和内源因素(如活性氧、复制错误等)会导致dna损伤。如果这些损伤不能被修复，就会影响复制、转录等最基本的生物学过程，进而影响生物的生长发育和物种繁衍。

　　dna双链断裂(dsb)被认为是最严重的dna损伤类型。生物主要通过两种途径修复dna双链断裂，即非同源末端连接(nhej)和同源重组(hr)。非同源末端连接的修复途径是一个相对快速但容易出错的过程，而同源重组的修复途径是一种相对缓慢但精准的修复途径。

　　dna双链断裂修复是利用crispr等技术进行基因编辑的基础之一。依赖非同源末端连接通路可以实现基因敲除，依赖同源重组通路可以实现基因敲入。目前，基因编辑技术的主要瓶颈之一是基因敲入效率低，不能满足基础研究和生物育种的需求。其中，最重要的原因之一是植物的同源重组效率很低。因此，人们迫切希望通过提高同源重组效率来提高基因敲入的效率。

　　染色体结构维持复合体smc5/6在真核生物中高度保守，是同源重组修复必需的，但其调控同源重组修复的机制还有待进一步研究。paf1复合体在真核生物中也高度保守，其主要功能是调控基因的转录。此前，paf1复合体是否参与dna损伤修复还是未解之谜。

　　在这项研究中，研究者利用正向遗传学手段筛选拟南芥dna损伤应答突变体，发现ddrm4突变体对dna双链断裂诱导试剂非常敏感。ddrm4编码paf1复合体的核心亚基paf1。通过生物化学、细胞生物学、遗传学等手段，研究者发现smc5/6复合体招募paf1复合体到dna双链断裂位点，paf1复合体进一步招募e2泛素结合酶ubc1/2和e3泛素连接酶hub1/2介导dna双链断裂位点组蛋白h2b的单泛素化，从而促进同源重组修复。

　　严顺平课题组的李寸良和郭毓瑜为该论文的共同第一作者，严顺平为通讯作者，王利利研究员也参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金、华中农业大学—中国农业科学院深圳农业基因组研究所合作基金的资助。

　　值得一提的是，这是该团队最近发现的第三个调控同源重组修复的ddrm蛋白。在之前的研究中，该团队发现了两个植物特异的调控蛋白ddrm1和ddrm2。作为e3泛素连接酶，ddrm1单泛素化转录因子sog1，提高sog1的蛋白稳定性;sog1促进ddrm2的转录;ddrm2促进同源重组酶rad51结合到dsb位点，从而完成同源重组修复。(来源：中国科学报 李晨)

　　相关论文信息：https://doi.org/10.15252/embj.2022112756

　　作者：严顺平等 来源：《欧洲分子生物学学会杂志》