本周《Nature Genetics》一篇文章介绍,大肠杆菌(Escherichia coli)的DNA在复制过程中发生断裂的频率比之前推测的要低20-100倍,而且还描述了一种观察体内链断裂的新技术。萨塞克斯大学(University of Sussex)基因组损伤和稳定性中心Aidan Doherty(未参与实验)说
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DNA断裂次数比想象的少很多

作者:俟名   来源:生物通  时间: 2007-06-12 字体: [ ]

本周《Nature Genetics》一篇文章介绍,大肠杆菌(Escherichia coli)的DNA在复制过程中发生断裂的频率比之前推测的要低20-100倍,而且还描述了一种观察体内链断裂的新技术。萨塞克斯大学(University of Sussex)基因组损伤和稳定性中心Aidan Doherty(未参与实验)说:我们非常幸运,研究人员几乎能够得到断裂的实际数目。

Susan Rosenberg实验室设计出一种新的分析检测系统,对野生型E.coli细胞进行遗传改造,使细胞在出现DNA双链断裂(DSB)时发出绿光。这种技术提供了原核细胞中实际DSB的直接数据。之前的研究推测,染色体每次复制都会出现DSB。Rosenberg与其同事认为是染色体每复制100次约出现一次DSB。如此低的断裂频率提示单个断裂在引发细胞损伤、突变和癌化时扮演的角色更重要。但Rosenberg说即便新推测的频率很低,DSB还是很常见。同源重组是E.coli偏爱的修复机制,是DNA重新结合的最温良途径,被认为是无差错方式。100次复制出现一次DSB等同于重组频率的10%,这对于推测的无差错方式来说是庞大的。

为了直接观测细菌细胞中DSB数量,Rosenberg与同为Baylor医学院的同事Jeanine Pennington利用病毒,将编码绿色荧光蛋白的基因插入细菌基因组中。DNA复制过程中发生断裂时,细胞发动一套机制迅速修复损伤位点。按照Rosenberg的设计方案,这些机制被激活后引起细胞发荧光。

利用流式细胞仪,研究人员通过计算绿色细胞个数而记录DSB量,还进行了多次对照实验,消除其它会引起细胞变绿的可能因素。比如,当研究人员消除辅助激活修复机制的基因后,没有细胞变绿,进一步证实荧光是由DNA修复机制单独激发的。Doherty说如果没有这些对照,你会对验证实验的可靠性不知所措。

之前估计DSB数量利用粗糙、间接工具,通过计算培养基中死细胞数或者分解细胞然后跑电泳而记录断裂率。西南大学医学院Errol Friedberg(未参与实验)说:“这是一项有趣的研究,主要来自于技术观点。他们设计了一种温和的化验,即便只是在E.coli中进行的,但对真核系统应该有‘推断能力’。”

研究人员下一步打算在高等细胞中验证这种方法。真核细胞中控制损伤修复的基因数量更多,但插入绿色荧光蛋白的基本方法应该有效。Doherty认为,DNA发生断裂的频率比想象的要低,真核细胞可能消耗巨额能量维持DNA的完整性。真核细胞很有可能进化出更为复杂的组蛋白机制。组蛋白需要紧密陪伴DNA,防止DNA断裂。(seww)


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