研究人員發(fā)現(xiàn)了DNA損傷控制背后的機制
由于外部因素(如暴露在陽光下)或內(nèi)部因子(如活性氧),我們的細胞一直在發(fā)生DNA損傷。為了檢測和修復DNA損傷,細胞已經(jīng)進化出DNA損傷反應。這種反應的激活支持基因組完整性,這對于預防許多人類病癥的發(fā)作至關(guān)重要,包括血液病,神經(jīng)退行性疾病和癌癥。
DNA損傷引起細胞基因表達程序的瞬時但深刻的改變。以前的工作已經(jīng)確定細胞需要通過RNA聚合酶II 關(guān)閉基因轉(zhuǎn)錄以促進DNA修復并限制異常轉(zhuǎn)錄物的產(chǎn)生。
在2月26日在著名的分子細胞雜志上發(fā)表的一項研究中,赫爾辛基大學的研究人員現(xiàn)在為這個故事添加了新的皺紋。Barbori?實驗室領(lǐng)導的合作努力發(fā)現(xiàn)激活基因轉(zhuǎn)錄對于細胞如何對抗基因毒性攻擊同樣重要。
多細胞生物中典型基因的轉(zhuǎn)錄由許多階段組成。在聚合酶開始轉(zhuǎn)錄后不久,由于負轉(zhuǎn)錄延伸因子的作用,它暫停。通過正轉(zhuǎn)錄延伸因子b(P-TEFb)釋放暫停,其是異二聚體CDK9 / CycT激酶,已經(jīng)出現(xiàn)作為能夠轉(zhuǎn)錄至基因末端的關(guān)鍵限速步驟。添加另一層調(diào)節(jié),P-TEFb的主要部分存在于7SK snRNP復合物中,其中CDK9的激酶活性被抑制,從而排除了未經(jīng)檢查的基因激活。
通過生物化學和全基因組技術(shù)的結(jié)合,研究人員發(fā)現(xiàn)基因毒性應激通過RBM7激活P-TEFb,RBM7是一種先前與促進RNA降解相關(guān)的RNA結(jié)合蛋白。在激活p38MAPK 信號轉(zhuǎn)導途徑后,磷酸化的RBM7與7SK snRNP相互作用以觸發(fā)P-TEFb的釋放。
隨后,活性激酶重新定位于染色質(zhì),觸發(fā)數(shù)千個短編碼和非編碼轉(zhuǎn)錄單位的誘導。重要的是,作者表明轉(zhuǎn)錄反應對應激細胞的存活至關(guān)重要。當它們干擾RBM7-P-TEFb軸時,細胞對DNA損傷誘導劑變得過敏,導致它們死亡。
“隨著結(jié)果的出現(xiàn),更大的圖景開始出現(xiàn)。我們發(fā)現(xiàn)CDK9如何以及為什么會因基因毒性壓力而被激活,”實驗室的博士生Andrii Bugai說道,該研究的第一作者。
“歸根結(jié)底,沒有其他選擇:細胞要么誘導基因轉(zhuǎn)錄,要么死亡。”
“在危機時期,手套已關(guān)閉。細胞會抑制一種主要的轉(zhuǎn)錄激酶,從而消除了關(guān)鍵促生存和DNA損傷應答基因有效聚合酶延伸的主要障礙,”Matja?Barbori?,SigridJuséliusEndior說。負責這項工作的調(diào)查員和資深作者。
“回想起來,故事的某些部分已經(jīng)存在,但是通過新的實驗方法,我們能夠破譯關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄途徑并連接點。”
新興工作表明,癌細胞的繁榮可能依賴于基因表達調(diào)控因子的成癮,包括轉(zhuǎn)錄激酶如CDK9。已經(jīng)開發(fā)了高度特異性的CDK9抑制劑,并且一些已經(jīng)進入臨床試驗。鑒于新研究將CDK9鑒定為細胞DNA損傷反應的核心,作者對新型抗癌干預措施的前景持樂觀態(tài)度。
“因為化學治療藥物可以激活DNA損傷反應,當與CDK9的特定藥理學抑制劑結(jié)合時,藥物誘導的癌細胞殺傷可能會大大增強。這種組合方法或其衍生物可能是我們與癌癥作斗爭的重要前進方向,” Barbori?。
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