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戚益军研究组在《The Plant Cell》发表论文报道diRNA介导DNA损伤修复的新机制

2017年02月21日,清华大学生命科学学院和植物生物学研究中心戚益军研究组在《The Plant Cell》杂志在线发表题为 “IDN2 Interacts with RPA and Facilitates DNA Double-Strand Break Repair by Homologous Recombination in Arabidopsis”的研究论文。该论文报道了IDN2蛋白通过与DNA 双链断裂(Double-Strand Break, DSB)修复重要因子RPA(Replication Protein A)蛋白相互作用,调控RPA在DSB位点的积累,从而促进DSB修复的作用机制。

DSB是最具危害的DNA损伤形式,如果不能有效修复,将导致基因突变、基因组不稳定甚至细胞死亡。为此,真核细胞中演化出了复杂精细的DSB修复机制,通过感应蛋白、传导蛋白和效应蛋白等一系列蛋白协同作用确保修复准确有效。戚益军研究组在2012年首次报道了真核细胞中一类新型的受DSB诱导并在DSB的同源重组(Homologous recombination, HR)修复中起重要作用的小RNA,diRNA(DSB-induced small RNA)(Cell 149: 101-112, 2012;Cell 2012年度最佳论文之一),但对diRNA如何介导DSB修复的机制尚有待阐明。

该研究以拟南芥为模式生物,通过遗传学、生物化学及细胞生物学等手段,对diRNA的作用机制进行了深入研究。研究发现,双链RNA结合蛋白IDN2(INVOLVED IN DE NOVO 2)及其同源蛋白IDP(IDN2 Paralog)1与IDP2对于DSB有效修复是必需的;而且,在丧失RNA结合能力的idn2-1突变体中,DSB修复效率显著下降,表明RNA可能在IDN2调控DSB修复中发挥作用。进一步研究发现,IDN2能与HR修复通路中的一个关键蛋白RPA相互作用。IDN2以及diRNA效应蛋白AGO2功能的丧失可导致RPA在DSB位点过多聚集,并造成HR通路关键重组酶RAD51发生错误定位。这些研究结果表明,IDN2可在AGO2/diRNA的引导下,与DSB位点结合的RPA发生相互作用,促进DSB位点RPA被RAD51替换,进而促进DSB修复。该研究是该研究组继2014年揭示AGO2/diRNA可促进招募RAD51至DSB位点(Cell Research 24: 532-541, 2014.)后,在diRNA作用机制方面的又一重要发现。

北大-清华-NIBS(PTN)项目博士生刘明明为该论文的第一作者,巴钊庆博士对该项目的前期工作做出了重要贡献,戚益军教授为通讯作者。该研究获得了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委和清华-北大生命科学联合中心的经费支持。

原文链接:http://www.plantcell.org/content/early/2017/02/21/tpc.16.00769.full.pdf+html

相关论文链接:

http://www.cell.com/cell/pdfExtended/S0092-8674(12)00295-4

http://www.nature.com/cr/journal/v24/n5/pdf/cr201436a.pdf

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