2012年12月7日 訊 /生物谷BIOON/ --在職業(yè)生涯的大部分時(shí)間里,，研究者Susan Rosenberg都在研究細(xì)菌對(duì)于壓力和突變所產(chǎn)生的令人不解的反應(yīng),，在新一期的國(guó)際雜志Science上，她描述了在細(xì)菌壓力細(xì)胞DNA雙鏈斷裂修復(fù)過(guò)程中引發(fā)突變所參與的基因網(wǎng)絡(luò),。目前研究者Rosenberg知道有93個(gè)基因參與了突變的途徑,。
這項(xiàng)研究中，Rosenberg表示,，細(xì)菌基因突變的比例會(huì)隨著其對(duì)壓力的反應(yīng)而增加,，我們對(duì)大腸桿菌的每一個(gè)基因進(jìn)行篩選，大腸桿菌是一種模式微生物,，可以用于在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行細(xì)胞類研究,，因?yàn)槠銬NA和其他組分與人類細(xì)胞的工作原理基本相似。研究者發(fā)現(xiàn)了壓力產(chǎn)生過(guò)程中所涉及的突變對(duì)于細(xì)菌修復(fù)破損DNA并非必須的,。當(dāng)研究者敲除特殊的錯(cuò)配DNA復(fù)制酶時(shí),，DNA就會(huì)被完美修復(fù)。因此,，細(xì)胞一般不會(huì)產(chǎn)生突變,，因?yàn)榧?xì)胞自身必須對(duì)DNA進(jìn)行修復(fù)。
以前研究得知,，完成壓力誘導(dǎo)的突變需要至少16種蛋白質(zhì),，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞所使用的所有蛋白質(zhì)。研究者鑒別了許多特殊的路徑,，通過(guò)這些路徑,，蛋白質(zhì)可以感知環(huán)境，或者與這些路徑進(jìn)行聯(lián)系來(lái)促進(jìn)突變的發(fā)生,。
這項(xiàng)研究也揭示了細(xì)胞的關(guān)鍵因子,，比如壓力感應(yīng)調(diào)節(jié)子，其可以作為關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)集線器,，網(wǎng)絡(luò)中的大部分蛋白質(zhì)可以處理細(xì)胞感知壓力并且做出反應(yīng)的過(guò)程,。細(xì)胞可以奉獻(xiàn)一系列的蛋白質(zhì)用于控制其產(chǎn)生多樣性的過(guò)程,。而且大部分的細(xì)胞可以感知環(huán)境并且結(jié)合突變來(lái)應(yīng)對(duì)壓力。
文章中，研究者希望將繁瑣的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)解析為特殊的生化功能網(wǎng)絡(luò),，在許多生物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)都可以發(fā)現(xiàn)大型的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò),，但是具體什么蛋白質(zhì)扮演什么功能卻很難確定,。研究者的這項(xiàng)研究揭示了通過(guò)研究基因網(wǎng)絡(luò)的分子機(jī)制,，就可以揭示蛋白質(zhì)的具體工作職能，相關(guān)研究成果由國(guó)立衛(wèi)生研究院和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)提供資助,。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1126/science.1226683
PMC:
PMID:
Identity and Function of a Large Gene Network Underlying Mutagenic Repair of DNA Breaks
Abu Amar M. Al Mamun1, Mary-Jane Lombardo1,*,†, Chandan Shee1,*, Andreas M. Lisewski1, Caleb Gonzalez1,‡, Dongxu Lin1,§, Ralf B. Nehring1, Claude Saint-Ruf2,||, Janet L. Gibson1, Ryan L. Frisch1, Olivier Lichtarge1,3, P. J. Hastings1, Susan M. Rosenberg1,3,4,5,¶
Mechanisms of DNA repair and mutagenesis are defined on the basis of relatively few proteins acting on DNA, yet the identities and functions of all proteins required are unknown. Here, we identify the network that underlies mutagenic repair of DNA breaks in stressed Escherichia coli and define functions for much of it. Using a comprehensive screen, we identified a network of ≥93 genes that function in mutation. Most operate upstream of activation of three required stress responses (RpoS, RpoE, and SOS, key network hubs), apparently sensing stress. The results reveal how a network integrates mutagenic repair into the biology of the cell, show specific pathways of environmental sensing, demonstrate the centrality of stress responses, and imply that these responses are attractive as potential drug targets for blocking the evolution of pathogens.
