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2022-07-05 11:22:24
2023-05-25
華南師范大學網站2022年7月4日
07月01日，我校生命科學學院陽成偉/賴建彬教授團隊在國際植物學重要期刊The Plant Cell（植物細胞）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)產生的diRNA介導SMC5/6染色體結構維持復合物在DNA斷裂位點富集的分子機制。
細胞中的DNA經常受到外界或體內因素的影響而發(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，影響了正常的復制與轉錄過程，對細胞產生嚴重危害，進而導致發(fā)育異常和癌癥等問題。SMC5/6染色體結構維持復合物在真核生物DNA雙鏈斷裂修復過程中具有重要功能，但是關于其識別并定位于DNA斷裂位點的分子機制還有待研究。在前期的研究中，陽成偉/賴建彬教授團隊以植物細胞作為研究對象，首次發(fā)現DNA發(fā)生損傷過程中，SMC5/6復合物在染色質重塑因子SWI3B的幫助下脫離其原來所定位的染色質區(qū)域（Jiang et al., PNAS, 2019），進而與轉錄共激活因子ADA2b互作以定位于DNA雙鏈斷裂位點（Lai et al., Plant Physiology, 2018）。然而，決定SMC5/6復合物在DNA雙鏈斷裂位點富集的最上游信號分子仍不清楚。
在前期研究的基礎上，此次發(fā)表的工作以模式植物擬南芥作為研究對象，發(fā)現SMC5/6復合物在DNA雙鏈斷裂位點的富集依賴于IDN2-CDC5-ADA2b蛋白支架復合物，而該支架復合物的精確定位取決于DNA損傷位點附近區(qū)域所誘發(fā)產生的小分子RNA（diRNA）。前期結果表明染色體結構維持復合物亞基SMC5與轉錄共激活因子ADA2b相互作用。此次研究通過生物化學、細胞生物學和遺傳學等手段證明ADA2b與小RNA加工相關因子CDC5相互結合，CDC5進而與RNA結合蛋白IDN2互作，從而形成一個蛋白支架復合物；而進一步的研究結果表明IDN2在斷裂位點的富集依賴于其RNA結合活性和AGO2。在此基礎上，結合前人已發(fā)表的結果，該研究提出一個模型：當DNA損傷發(fā)生時，斷裂位點附近產生的diRNA通過與該染色質區(qū)域的新生RNA互補配對而介導AGO2-diRNA的定位，進而招募RNA結合蛋白IDN2，從而在損傷位點形成IDN2-CDC5-ADA2b支架復合物，最終介導SMC5/6在該區(qū)域的富集而促進DNA雙鏈斷裂的修復。
該研究在真核細胞中首次揭示了DNA損傷誘導的小分子RNA對SMC5/6染色體結構維持復合物定位的調控作用。由于此次所鑒定的支架復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我們對植物DNA損傷修復調控機制的理解，也可以為包括人類在內的其他物種中的相關研究提供新的思路。
《The Plant Cell》是國際植物學領域的重要期刊（IF = 12.085）。華南師范大學是該論文的唯一單位，生命科學學院青年英才（博士后）江潔明為該論文的第一作者，陽成偉教授與賴建彬教授為該論文的通訊作者。該研究受到國家自然科學基金和長江學者獎勵計劃等資助。
