如果來自太陽的紫外線輻射損害人類DNA導(dǎo)致健康問題,紫外線輻射也破壞植物DNA嗎?答案是肯定的,但由于植物不能從太陽或涂上防曬霜,他們有一個(gè)超級(jí)強(qiáng)大的DNA修復(fù)裝備。今天,北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室2015年諾貝爾獎(jiǎng)得主阿齊茲Sancar,醫(yī)學(xué)博士,博士發(fā)表了一個(gè)精致的研究植物中強(qiáng)大的DNA修復(fù)系統(tǒng),相似一個(gè)修復(fù)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的人類和其他動(dòng)物。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然通訊,是第一個(gè)修復(fù)整個(gè)多細(xì)胞生物的地圖。它透露,“核苷酸切除修復(fù)“系統(tǒng)工作更有效地活躍基因的植物與人類相比。這效率取決于日夜循環(huán)。

“這些發(fā)現(xiàn)之前我們對(duì)DNA修復(fù)機(jī)制的理解普遍所有生物,可能也有實(shí)際應(yīng)用,“說共同通訊作者Ogun Adebali,博士Sancar實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員。

第一作者偏向Oztas博士Sancar實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員,他說,“DNA損傷積累在植物將影響其生長發(fā)育,所以提高切除修復(fù)系統(tǒng)可能是一個(gè)好的策略對(duì)提高農(nóng)作物產(chǎn)量。”

Sancar,莎拉·格雷厄姆該生物化學(xué)和生物物理學(xué)教授被授予2015年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的研究切除修復(fù),目前普遍認(rèn)為DNA修復(fù)的主要機(jī)制,包括紫外線損傷的修復(fù),在生物體。這種修復(fù)系統(tǒng)的大多數(shù)之前的研究已經(jīng)在哺乳動(dòng)物和細(xì)菌細(xì)胞;不太了解系統(tǒng)如何在工廠工作。然而,植物必須有有效的DNA修復(fù)系統(tǒng),因?yàn)樗麄儫o法輕易避免陽光和當(dāng)然需要它的增長。

在這項(xiàng)研究中,Oztas和他的同事們使用了一種切除修復(fù)他們最近開發(fā)的映射技術(shù),稱為XR-seq。這項(xiàng)技術(shù)使他們能夠檢測和序列短長度的損壞期間從染色體DNA切除修復(fù)過程。這些DNA片段的序列可以匹配相應(yīng)的參考基因組DNA,以地圖精確點(diǎn)DNA損傷修復(fù)。

北卡羅來納大學(xué)的研究人員從UV-exposed植物細(xì)胞進(jìn)行了XR-seq掃描——擬南芥,植物研究的“實(shí)驗(yàn)室老鼠”也稱為thale十字花科植物或鼠耳草屬十字花科植物。結(jié)果修復(fù)地圖顯示,切除修復(fù)基因在擬南芥實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行速度更快是活躍的?；蚧钴S轉(zhuǎn)錄成RNA片段時(shí),可能會(huì)被翻譯成蛋白質(zhì),細(xì)胞的主要機(jī)器。從Sancar實(shí)驗(yàn)室之前的研究表明,切除修復(fù)工作更有效地積極轉(zhuǎn)錄基因在動(dòng)物和細(xì)菌。的現(xiàn)象,稱為transcription-coupled修復(fù),被認(rèn)為是進(jìn)化作為一種直接DNA修復(fù)最急需的地方。

“我們發(fā)現(xiàn)的效率transcription-coupled修復(fù)甚至更為明顯。在植物比動(dòng)物或細(xì)菌,”Oztas說。Sancar的實(shí)驗(yàn)室表現(xiàn)XR-seq UV-exposed擬南芥在24小時(shí)的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)transcription-coupled修復(fù)的效率也不同根據(jù)“晝夜”日夜周期10到30%的擬南芥基因。這反映了日常的變化在這些基因轉(zhuǎn)錄活動(dòng)。

“結(jié)果表明,切除修復(fù)植物監(jiān)管幾乎以相同的方式在其他生物——為了最大化效率,“Oztas說。Sancar實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃跟進(jìn)研究旨在解決兩個(gè)懸疑的切除修復(fù)植物。一是切除修復(fù)系統(tǒng)失靈導(dǎo)致增加植物基因組突變即使植物是蒙在鼓里,遠(yuǎn)離紫外線或其他形式的光。

“這意味著需要切除修復(fù)修復(fù)DNA損傷與其他,未知的因素除了紫外線,“Oztas說。“我們想要識(shí)別和描述這些未知因素,找出切除修復(fù)修復(fù)的類型會(huì)造成損害。”

植物切除修復(fù)系統(tǒng)還包括一個(gè)稍微不同的組修復(fù)蛋白質(zhì)比其他生物中找到。UNC科學(xué)家希望確定這是為什么,究竟如何植物的獨(dú)特的切除修復(fù)蛋白質(zhì)一起工作,以保持良好的植物基因組修復(fù).