美国科学家捕捉误入歧途的DNA修复蛋白2014-05-24
 DNA损伤的积累可导致癌症的侵袭和加速老化，所以体内的DNA修复机制通常是身体健康的关键。然而，在一些疾病的DNA修复机制却是有害的。 由斯克里普斯研究所( TSRI )领导的一个研究组发现了一些参与某种类型的DNA修复出错的关键蛋白。 这项研究已经发表于2014年5月22日出版的《Cell Reports》(细胞报道)杂志上。这项研究聚集在一个称为Ring1b的蛋白质身上。TSRI的研究人员发现，Ring1b促进端粒间的融合——一种充当染色体末端保险杠和保护重要的遗传信息的DNA重复序列。科学家也发现，抑制这种蛋白可显著减少细胞受到这种端粒功能失调的负担。 “我们离治疗的方式还很遥远，但我想了很多在端粒功能失调的过程中发挥至关重要作用、且我们已经鉴定出来的因子，有可能在肿瘤中也起了一个关键的作用[癌症启动]”这项研究的领导者、TSRI的副教授Eros Lazzerini Denchi说。 端粒的麻烦 人类出生的时候，端粒是很长的，但体内的细胞在每一次分裂后，端粒就会变短。随着年龄的增长，端粒变得更短，特别是具有高增殖率的组织。 这时候问题就出现了。当端粒变得太短时，它们就会失去端粒保护盖，并成为由DNA修复机制的蛋白质识别。这些会导致染色体“末端跟末端”发生融合形成带状。 联合染色体代表一个异常基因组的重排发生在极不稳定的细胞分裂中。当细胞分裂，联合染色体就会破裂，从而创造新的突破点可进一步重新引发DNA修复异常。融合和破损的这些周期导致基因突变的一个猖獗程度从而建立癌症的沃土。 “你从基本上打乱了基因组，然后你就会有很多机会选择非常讨厌的突变，” Lazzerini Denchi说。 设置一个DNA的陷阱 为了解如何才能够阻止这些有害的融合，Lazzerini Denchi和他的同事们想找出所有参与修复的因子。 研究人员决定设置一个陷阱。利用基因工程细胞，研究人员能够去除称为TRF2的端粒结合蛋白。如果没有TRF2 ，端粒就不能够受到保护和DNA修复蛋白被招募到染色体末端，在那里它们促进染色体融合。 然后，研究人员捕获和分离所有他们发现与端粒结合的蛋白。“这就像一个摸底，并在我们所知的情况下，诱饵是端粒DNA序列，” Lazzerini Denchi说。 文章的第一作者、Lazzerini Denchi的实验室的博士后研究员Cristina Bartocci花了两年多的时间完善一种确定与端粒成群结合的蛋白质技术。“这是一个相当具有挑战性的实验，” 她说。 然后，研究人员从DNA序列分离出蛋白质和发送蛋白质给约翰·耶茨教授的实验室进行质谱分析。这种分析揭示24个修复蛋白和100个额外的蛋白质，这种蛋白质在以前的描述中是作用于端粒功能失调。 研究小组随后精确他们的搜索，并仔细研究称为Ring1b蛋白的修复因子的作用。科学家首次发现Ring1b与染色体融合的过程有关。Bartocci说，Ring1b在端粒功能失调的修复中发挥了“非常惊人的”作用。 “如果你没有Ring1b ，融合染色体的过程并不是很有效， ” Lazzerini Denchi说。 除了Ring1b ，该小组还发现，约有100个因子可能参与了DNA损伤的错误修复。这项研究的下一步是进一步细化DNA修复因子的一长串清单，以及研究可能影响人体健康的蛋白质。 原文摘要： Cristina Bartocci, Jolene K. Diedrich, Iliana Ouzounov, Julia Li, Andrea Piunti, Diego Pasini, John R. Yates, Eros Lazzerini Denchi When telomeres become critically short, DNA damage response factors are recruited at chromosome ends, initiating a cellular response to DNA damage. We performed proteomic isolation of chromatin fragments (PICh) in order to define changes in chromatin composition that occur upon onset of acute telomere dysfunction triggered by depletion of the telomere-associated factor TRF2. This unbiased purification of telomere-associated proteins in functional or dysfunctional conditions revealed the dynamic changes in chromatin composition that take place at telomeres upon DNA damage induction. On the basis of our results, we describe a critical role for the polycomb group protein Ring1b in nonhomologous end-joining (NHEJ)-mediated end-to-end chromosome fusions. We show that cells with reduced levels of Ring1b have a reduced ability to repair uncapped telomeric chromatin. Our data represent an unbiased isolation of chromatin undergoing DNA damage and are a valuable resource to map the changes in chromatin composition in response to DNA damage activation. |
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