揭開(kāi)保護(hù)復(fù)制DNA免于降解的機(jī)制

來(lái)自東京都立大學(xué)和意大利FIRC分子腫瘤學(xué)研究所(IFOM)的研究人員通過(guò)使用最近開(kāi)發(fā)的條件蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)成功地耗盡了DNA復(fù)制的關(guān)鍵蛋白AND-1。他們獲得了前所未有的基礎(chǔ)機(jī)制，并確定在脊椎動(dòng)物細(xì)胞的DNA復(fù)制和細(xì)胞增殖過(guò)程中，AND-1具有由AND-1的不同結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)的兩種不同功能。

為了使生物體發(fā)揮作用，所有細(xì)胞共享相同的DNA藍(lán)圖至關(guān)重要。這可以通過(guò)DNA復(fù)制過(guò)程實(shí)現(xiàn)，其中DNA在細(xì)胞繁殖之前被精確復(fù)制和分布。復(fù)制是所有生物遺傳的基礎(chǔ)，并得到一系列生化途徑的支持，這些途徑旨在確保其無(wú)錯(cuò)誤且以正確的速度發(fā)生。如果不這樣做可能會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的后果，包括癌癥。了解這種高度復(fù)雜程序背后的具體機(jī)制至關(guān)重要。

AND-1 / Ctf4蛋白是DNA復(fù)制的關(guān)鍵參與者，存在于廣泛的生物體中。Ctf4 / AND-1在某些生物體中是必不可少的，但是它是否是脊椎動(dòng)物細(xì)胞增殖的必需基因尚未在實(shí)驗(yàn)中顯示出來(lái)。此外，還不知道AND-1的損失如何影響細(xì)胞增殖。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，由IFOM的Dana Branzei博士和東京都立大學(xué)的Kouji Hirota教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)將DT40細(xì)胞與生長(zhǎng)素誘導(dǎo)的degron結(jié)合起來(lái)，這是一種特別適合基因工程的禽細(xì)胞。 (AID)系統(tǒng)，一種選擇性耗盡靶蛋白的方法。他們建立了1-aid輔助細(xì)胞系，其中在添加生長(zhǎng)素(一種植物激素)后幾小時(shí)內(nèi)，AND-1蛋白的修飾形式被降解。該細(xì)胞系表達(dá)了AND-1缺失的急性后果，為蛋白質(zhì)的作用提供了前所未有的洞察力。

正確完成后，DNA復(fù)制應(yīng)導(dǎo)致新的雙鏈DNA螺旋的形成。作者使用透射電子顯微鏡(TEM)觀察DNA復(fù)制中間體，并在沒(méi)有AND-1的情況下在叉分支點(diǎn)觀察到具有異常長(zhǎng)的單鏈DNA的新合成的DNA。他們假設(shè)這是由于DNA裂解酶，一種核酸酶，破壞了鏈解體的過(guò)程。在進(jìn)一步添加抑制特定核酸酶MRE11作用的化合物時(shí)，它們能夠恢復(fù)異常復(fù)制叉表型并恢復(fù)細(xì)胞分裂，明確證明了AND-1在防止核酸酶對(duì)新生DNA裂解中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。在復(fù)制期間。進(jìn)一步分析顯示，稱(chēng)為WD40重復(fù)序列的蛋白質(zhì)的特定部分負(fù)責(zé)防止對(duì)鏈的損傷累積。

該研究強(qiáng)調(diào)了尖端技術(shù)的成功組合，以實(shí)現(xiàn)特定蛋白質(zhì)的條件滅活;新細(xì)胞在一個(gè)月內(nèi)開(kāi)發(fā)出來(lái)。這表明應(yīng)用該方法研究其他難以定位的基因和過(guò)程的令人興奮的前景，從而導(dǎo)致對(duì)細(xì)胞如何工作的新見(jiàn)解。

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