植物DNA如何避免紫外線輻射的破壞
如果來自太陽的紫外線輻射會損害人體DNA導致健康問題,紫外線輻射是否也會破壞植物DNA?答案是肯定的,但由于植物不能從陽光下進入或在防曬霜上涂抹,因此它們具有超強的DNA修復套件。今天,2015年諾貝爾獎獲得者,醫(yī)學博士,博士,UNC醫(yī)學院實驗室已經發(fā)表了一項關于植物中這種強大的DNA修復系統(tǒng)的精致研究,該研究非常類似于人類和其他動物的修復系統(tǒng)。
該研究發(fā)表在Nature Communications上,是整個多細胞生物的第一張修復圖。它揭示了與人類相比,“核苷酸切除修復”系統(tǒng)在植物的活性基因中的效率更高。而這種效率取決于白天/黑夜的周期。
“這些研究結果促進了我們對所有生物體中常見的DNA修復機制的理解,也可能具有實際應用,”共同通訊作者Ogun Adebali博士說,他是Sancar實驗室的博士后研究員。
第一作者,Sancar實驗室博士后研究員Onur Oztas博士說:“植物中的DNA損傷會影響其生長和發(fā)育,因此提高切除修復系統(tǒng)可能是提高作物產量的良好策略。”
Sancar,Sarah Graham Kenan生物化學和生物物理學教授,因其對切除修復的研究而獲得2015年諾貝爾化學獎,現(xiàn)在人們普遍認為切除修復是生物體內DNA修復的主要機制 - 包括修復紫外線損傷。此修復系統(tǒng)的大多數(shù)先前研究已經在哺乳動物和細菌細胞中進行;關于該系統(tǒng)如何在植物中起作用的知之甚少。然而,植物必須具有有效的DNA修復系統(tǒng),因為它們不能輕易避免陽光照射,當然也需要它來生長。
在這項研究中,Oztas及其同事使用了他們最近開發(fā)的切除修復映射技術,稱為XR-seq。該技術使他們能夠檢測和測序在切除修復過程中從染色體上切下的短長度的受損DNA。這些DNA片段的序列可以與參考基因組上相應的DNA片段匹配,以精確定位DNA損傷正在修復的斑點。
UNC研究人員對紫外線照射的植物 - 擬南芥(Arabidopsis thaliana)進行了XR-seq掃描,擬南芥是植物研究的“實驗室大鼠”,也稱為擬南芥或小鼠耳水芹。得到的修復圖顯示,擬南芥中的切除修復對活躍的基因起作用更快?;钴S時的基因轉錄成RNA鏈,然后可以轉化為蛋白質,即細胞的主要機制。來自Sancar實驗室的先前研究表明,切除修復對于動物和細菌中的活躍轉錄基因更有效。這種被稱為轉錄偶聯(lián)修復的現(xiàn)象被認為已經發(fā)展成為一種在最急需的地方進行DNA修復的方法。
“在這里,我們發(fā)現(xiàn)轉錄偶聯(lián)修復效率的提高在植物中比在動物或細菌中更為明顯,”Oztas說。
Sancar的實驗室在24小時內對UV暴露的擬南芥進行了XR-seq,以發(fā)現(xiàn)轉錄偶聯(lián)修復的效率也根據(jù)“晝夜節(jié)律”日/夜周期的10%至30%的擬南芥基因而變化。這反映了這些基因中轉錄活性的正常日變化。
“結果表明植物的切除修復與其他生物體的修復方式大致相同 - 為了最大限度地提高效率,”Oztas說。
Sancar實驗室計劃跟進研究,旨在解決關于植物切除修復的兩個謎團。一個是敲除切除修復系統(tǒng)導致植物基因組突變的增加,即使植物保持在黑暗中,遠離紫外線或其他形式的光。
“這意味著需要進行切除修復以修復除紫外線以外的其他未知因素造成的DNA損傷,”Oztas說。“我們希望識別和表征這些未知因素,并找出切除修復如何修復它們造成的損害類型。”
植物切除修復系統(tǒng)還涉及與其他生物體中發(fā)現(xiàn)的修復蛋白質略有不同的一組。UNC的科學家們希望確定為什么這樣,以及植物特有的一組切除修復蛋白如何協(xié)同工作以保持植物基因組的良好修復。
推薦內容
-
生物信息學家研究了果蠅中破碎基因的進化
假基因失去了編碼蛋白質的能力,這些蛋白質不受自然選擇的影響,因為這些基因中沒有突變是有害的。由MSU(羅蒙諾索夫莫斯科國立大學)生物工
-
前列腺癌預測看起來機器學習準確性提升
診斷前列腺癌(PCa)一直面臨難以克服的障礙。目前的診斷標準,前列腺特異性抗原或PSA檢測,有許多局限性 - 正如1970年PSA的發(fā)現(xiàn)者Richard
-
研究人員開發(fā)光聲測溫系統(tǒng)以幫助指導HIFU治療
高強度聚焦超聲(HIFU)治療是一種非侵入性方法,可通過將高強度超聲波從體外傳遞到病變部位來去除不健康的組織和腫瘤。它僅對病變周圍的正常
-
科治好:如何減少蔬菜上的農藥殘留?
現(xiàn)代農業(yè)離不開農藥,因此在吃蔬菜之前一定要徹底清洗,盡量減少蔬菜上的農藥殘留??浦魏锰嵝眩耗男┦卟宿r藥殘留高?1 有特殊香味的蔬菜農
-
微管橋組織早期胚胎細胞的細胞骨架
A * STAR的科學家們已經發(fā)現(xiàn)了新生胚胎中的細胞如何組織構成骨骼的骨骼,即微管。雖然這一發(fā)現(xiàn)解決了一個謎團,但它也提出了一系列新問題
-
旅行 超級細菌 增加了常見程序的感染風險
昆士蘭大學的研究人員說,接觸抗生素抗性細菌的旅行者可能會改變依賴有效抗生素的普通醫(yī)療程??序。昆士蘭大學昆士蘭分校臨床研究中心...
-
研究揭示了晚期胰腺癌的新亞型
安大略癌癥研究所(OICR)和大學健康網絡(UHN)的研究人員發(fā)現(xiàn)了有關胰腺癌亞型的詳細新信息。更好地了解疾病組可能會導致新的治療選擇...
-
研究評估了不成對的1基因過表達對果蠅壽命的影響
Alexey Moskalev,博士,金保護和輻射防護技術實驗室主任,以及RAS科米科學中心生物學研究所的共同作者宣布發(fā)表一篇名為未配對的1基因過表
-
硫酸鹽有助于植物應對水資源短缺
植物從地下水中吸收硫酸鹽。由海德堡大學科學家領導的一個國際研究小組發(fā)現(xiàn)了硫酸鹽如何控制植物中干旱脅迫激素ABA的產生,從而有助于它們
-
重磅品種過評后這家藥企被賣了
近日,據(jù)經七緯五康策消息,根據(jù)上市藥品目錄集更新信息,興安藥業(yè)的阿托伐他汀鈣片10mg按化學藥品新注冊分類獲批,視同通過一致性評價。據(jù)