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2022-07-05 11:22:24
2023-05-25
華南師范大學(xué)網(wǎng)站2022年7月4日
07月01日，我校生命科學(xué)學(xué)院陽(yáng)成偉/賴建彬教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際植物學(xué)重要期刊The Plant Cell（植物細(xì)胞）在線發(fā)表了題為“A diRNA–protein scaffold module mediates SMC5/6 recruitment in plant DNA repair”的研究論文。該論文揭示了DNA損傷誘發(fā)產(chǎn)生的diRNA介導(dǎo)SMC5/6染色體結(jié)構(gòu)維持復(fù)合物在DNA斷裂位點(diǎn)富集的分子機(jī)制。
細(xì)胞中的DNA經(jīng)常受到外界或體內(nèi)因素的影響而發(fā)生損傷，而DNA雙鏈斷裂破壞了DNA在染色體上的物理連續(xù)性，影響了正常的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄過程，對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生嚴(yán)重危害，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)育異常和癌癥等問題。SMC5/6染色體結(jié)構(gòu)維持復(fù)合物在真核生物DNA雙鏈斷裂修復(fù)過程中具有重要功能，但是關(guān)于其識(shí)別并定位于DNA斷裂位點(diǎn)的分子機(jī)制還有待研究。在前期的研究中，陽(yáng)成偉/賴建彬教授團(tuán)隊(duì)以植物細(xì)胞作為研究對(duì)象，首次發(fā)現(xiàn)DNA發(fā)生損傷過程中，SMC5/6復(fù)合物在染色質(zhì)重塑因子SWI3B的幫助下脫離其原來所定位的染色質(zhì)區(qū)域（Jiang et al., PNAS, 2019），進(jìn)而與轉(zhuǎn)錄共激活因子ADA2b互作以定位于DNA雙鏈斷裂位點(diǎn)（Lai et al., Plant Physiology, 2018）。然而，決定SMC5/6復(fù)合物在DNA雙鏈斷裂位點(diǎn)富集的最上游信號(hào)分子仍不清楚。
在前期研究的基礎(chǔ)上，此次發(fā)表的工作以模式植物擬南芥作為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)SMC5/6復(fù)合物在DNA雙鏈斷裂位點(diǎn)的富集依賴于IDN2-CDC5-ADA2b蛋白支架復(fù)合物，而該支架復(fù)合物的精確定位取決于DNA損傷位點(diǎn)附近區(qū)域所誘發(fā)產(chǎn)生的小分子RNA（diRNA）。前期結(jié)果表明染色體結(jié)構(gòu)維持復(fù)合物亞基SMC5與轉(zhuǎn)錄共激活因子ADA2b相互作用。此次研究通過生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)等手段證明ADA2b與小RNA加工相關(guān)因子CDC5相互結(jié)合，CDC5進(jìn)而與RNA結(jié)合蛋白IDN2互作，從而形成一個(gè)蛋白支架復(fù)合物；而進(jìn)一步的研究結(jié)果表明IDN2在斷裂位點(diǎn)的富集依賴于其RNA結(jié)合活性和AGO2。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合前人已發(fā)表的結(jié)果，該研究提出一個(gè)模型：當(dāng)DNA損傷發(fā)生時(shí)，斷裂位點(diǎn)附近產(chǎn)生的diRNA通過與該染色質(zhì)區(qū)域的新生RNA互補(bǔ)配對(duì)而介導(dǎo)AGO2-diRNA的定位，進(jìn)而招募RNA結(jié)合蛋白IDN2，從而在損傷位點(diǎn)形成IDN2-CDC5-ADA2b支架復(fù)合物，最終介導(dǎo)SMC5/6在該區(qū)域的富集而促進(jìn)DNA雙鏈斷裂的修復(fù)。
該研究在真核細(xì)胞中首次揭示了DNA損傷誘導(dǎo)的小分子RNA對(duì)SMC5/6染色體結(jié)構(gòu)維持復(fù)合物定位的調(diào)控作用。由于此次所鑒定的支架復(fù)合物上的大部分蛋白保守存在于真核生物中，因而該研究不僅有利于增進(jìn)我們對(duì)植物DNA損傷修復(fù)調(diào)控機(jī)制的理解，也可以為包括人類在內(nèi)的其他物種中的相關(guān)研究提供新的思路。
《The Plant Cell》是國(guó)際植物學(xué)領(lǐng)域的重要期刊（IF = 12.085）。華南師范大學(xué)是該論文的唯一單位，生命科學(xué)學(xué)院青年英才（博士后）江潔明為該論文的第一作者，陽(yáng)成偉教授與賴建彬教授為該論文的通訊作者。該研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金和長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃等資助。
