DNA修復メカニズムを研究者が明らかに

DNA修復メカニズムを研究者が明らかに

タイムスタンプ：16年2023月10日24:XNUMX AM
ソースノード： 2656042
16年2023月XNUMX日（Nanowerkニュース) 新しい研究により、細菌細胞が DNA の欠陥部分をどのように継続的に修復するかについて、根本的に新しい全体像が明らかになりました。 雑誌に掲載されました セル (「RNA ポリメラーゼはリボヌクレオチド切除 DNA 修復を促進する」 E. 大腸菌の「）、この報告書は、ある種の分子構成要素であるリボヌクレオチドが誤って遺伝子コードに組み込まれることに対抗する、DNA修復経路の背後にある分子機構について説明しています。 このような間違いは、細菌や他の生物のコードコピープロセスで頻繁に発生します。 リボヌクレオチドの誤った取り込みが有害な DNA コード変化 (突然変異) や DNA 切断を引き起こす可能性があることを考えると、すべての生物はそのようなエラーを迅速に修復するリボヌクレオチド除去修復 (RER) と呼ばれる DNA 修復経路を持つように進化してきました。 DNA修復はポリメラーゼと連携します 研究対象の酵素 RNAseHII は、遺伝コードを読み取る酵素である RNA ポリメラーゼに乗って、細菌の遺伝物質からコード文字を「認識」したときに、間違って配置されたコード文字を切り取る (ハサミを参照) ことによって DNA を修復します。 (© Cell Press) 昨年、ニューヨーク大学ランゴン・ヘルスの生化学・分子薬理学部門のジュリー・ウィルソン・アンダーソン教授であるエフゲニー・ナドラー博士が率いるチームは、生体内のDNA修復に関するXNUMX件の分析を発表した。 E. 大腸菌の 細胞。 彼らは、紫外線照射によって引き起こされるものなど、特定の種類の DNA 損傷 (大きな損傷) の修復のほとんどは、損傷したコード部分が RNA ポリメラーゼと呼ばれるタンパク質機械によって最初に識別されるために起こる可能性があることを発見しました。 RNA ポリメラーゼは DNA 鎖を下流に移動し、指示を RNA 分子に転写する際に DNA の「文字」のコードを読み取り、タンパク質の構築を指示します。 Nudlerらは、この転写プロセス中にRNAポリメラーゼがDNA損傷も見つけ、ヌクレオチド除去修復(NER)複合体と呼ばれるDNA修復機械を組み立てるためのプラットフォームとして機能することを発見した。 次に、NER は見つかった欠陥のある DNA を切り取り、正確なコピーと置き換えます。 RNA ポリメラーゼの作用がなければ、生きた細菌では NER はたとえあったとしてもほとんど発生しません。 今回、Cell で発表された新しい研究は、NER 経路と同様に、RER が転写と密接に関連していることを示す最初の証拠を提供します。 研究著者らは、RERに関与する重要な酵素であるRNaseHIIが、生きた細菌細胞のDNA鎖に誤って取り込まれたリボヌクレオチドをスキャンする際に、RNAポリメラーゼとも協力しているという証拠を発見した。 ハワード・ヒューズ医学研究所の研究者でもあるナドラー氏は、「我々の結果は、DNA修復分野における特定の基本原理の再考を促し続けている」と語る。 「今後、私たちのチームは、RNAポリメラーゼがあらゆる種類の問題についてDNAをスキャンし、細菌だけでなくヒトの細胞でもゲノム全体の修復を引き起こすかどうかを調査する予定です。」

最先端の技術

リボヌクレオチド (RNA の構成要素) とデオキシリボヌクレオチド (DNA 構成要素) は関連する化合物です。 細胞が細菌細胞内でDNA鎖をコピーして構築する際、デオキシリボヌクレオチドの代わりにリボヌクレオチドを誤ってDNA鎖に組み込むことがよくある、と研究著者らは述べている。これは、酸素原子が2,000つだけ異なるためである。 細菌細胞では、DNA ポリメラーゼ III が細胞の遺伝物質をコピーするたびに、これらの間違いを約 2022 回犯すことが知られています。 ゲノムの完全性を維持するために、誤って配置されたリボヌクレオチドの大部分は RER 経路によって除去されますが、重要な疑問は、RNaseHII が無傷の細胞 DNA コードの「海」の中で比較的まれなリボヌクレオチド損傷をどのようにして迅速に発見するかということでした。 XNUMX年の研究と同様に、研究者らは定量的質量分析と生体内でのタンパク質間架橋を利用して化学的に結合したタンパク質間の距離をマッピングし、生きた細菌細胞内で相互作用するRNaseHIIとRNAポリメラーゼの重要な表面を決定した。 このようにして、彼らは、ほとんどの RNaseHII 分子が RNA ポリメラーゼと結合することを確認しました。 さらに、極低温電子顕微鏡 (CryoEM) を使用して RNA ポリメラーゼに結合した RNaseHII の高解像度構造を捕捉し、RER 複合体を定義するタンパク質間相互作用を明らかにしました。 さらに、RNA ポリメラーゼと RNaseHII の相互作用を弱める構造誘導遺伝子実験により、RER が損なわれました。 「この研究は、RNaseHIIがDNAに沿って移動する間にRNAポリメラーゼに乗ってDNAをスキャンして、間違った位置にあるリボヌクレオチドを見つけるというモデルを裏付けています」と、研究の筆頭著者であり、ナドラー研究室の博士研究員であるZhitai Hao氏は言う。 「この研究は、DNA修復プロセスの基本的な理解にとって不可欠であり、広範囲にわたる臨床的意味を持っています。」

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