近日,，來自愛丁堡大學(xué)的研究者發(fā)現(xiàn)了一種新的酶,，這種酶可以修復(fù)哺乳動物DNA復(fù)制過程中最常見的錯誤。這種錯誤是DNA序列和其夾雜的個別RNA融合體的錯誤,，研究者發(fā)現(xiàn)這種錯誤在每個細(xì)胞中至少發(fā)生超過100萬次,，相關(guān)研究成果刊登在了近日的國際雜志Cell上,。文章中，研究者揭示了RNase H2在DNA修復(fù)機(jī)制中扮演著中樞作用,，對于保護(hù)人類基因組必不可少,。
當(dāng)細(xì)胞進(jìn)行分裂的時候，細(xì)胞必須將遺傳物質(zhì)分成相同的拷貝,，在DNA復(fù)制的過程中,，遺傳密碼子的完整性收到細(xì)胞的校對以及錯誤檢查機(jī)制的保護(hù)。有時候錯誤會蔓延至遺傳密碼,，如果這種錯誤不能夠被及時修正將會引起遺傳疾病甚至癌癥,，RNA的偶然摻入就是其中一種錯誤，RNA的架構(gòu)和DNA的架構(gòu)非常相似,，RNA的架構(gòu)更不穩(wěn)定,，如果摻入DNA就會導(dǎo)致DNA雙螺旋的傷害性破壞，這種破壞在癌癥細(xì)胞中就很常見,。
研究者在研究Aicardi-Goutières綜合癥（一種罕見的幼年自體免疫疾病）時發(fā)現(xiàn)了這種錯誤,，這種綜合癥就是因?yàn)镽Nase H2基因缺失引起的,，這種疾病會在孩子出生后引起大腦炎癥以及致病性傷害。為了更清楚的研究這種情況,，科學(xué)家在小鼠中敲除了RNase H2基因,，他們發(fā)現(xiàn)，沒有了RNase H2基因編碼的酶,，發(fā)育中的小鼠胚胎在每個細(xì)胞中就會積累超過100萬個單獨(dú)的嵌入RNA分子,，最終導(dǎo)致DNA結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。
研究者Andrew Jackson領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究,，最讓人詫異的是研究者們在研究這種罕見疾病的時候,，隱藏了DNA復(fù)制過程中的常見錯誤，更令研究者奇怪的是,，一個單一的酶居然對于每個細(xì)胞中DNA的錯誤修復(fù)如此重要,，而且這種酶也可以保護(hù)遺傳密碼的完整性。研究者Nick Hastie表示,，我們希望我們的發(fā)現(xiàn)對于自體免疫疾病和癌癥的治療可以提供一些建議,，但是首先我們要研究清楚，RNA的摻入對于整個基因組的影響,。
這項(xiàng)研究對于理解人類健康和疾病研究是一個非常有意思的例子,，研究者將通過后期大量研究證明其具體分子機(jī)制。（生物谷：T.Shen編譯）
doi:10.1016/j.cell.2012.04.011
PMC:
PMID:
Enzymatic Removal of Ribonucleotides from DNA Is Essential for Mammalian Genome Integrity and Development
Martin A.M. Reijns, Björn Rabe, Rachel E. Rigby, Pleasantine Mill, Katy R. Astell, Laura A. Lettice, Shelagh Boyle, Andrea Leitch, Margaret Keighren, Fiona Kilanowski, Paul S. Devenney, David Sexton, Graeme Grimes, Ian J. Holt, Robert E. Hill, Martin S. Taylor, Kirstie A. Lawson, Julia R. Dorin, Andrew P. Jackson
The presence of ribonucleotides in genomic DNA is undesirable given their increased susceptibility to hydrolysis. Ribonuclease (RNase) H enzymes that recognize and process such embedded ribonucleotides are present in all domains of life. However, in unicellular organisms such as budding yeast, they are not required for viability or even efficient cellular proliferation, while in humans, RNase H2 hypomorphic mutations cause the neuroinflammatory disorder Aicardi-Goutières syndrome. Here, we report that RNase H2 is an essential enzyme in mice, required for embryonic growth from gastrulation onward. RNase H2 null embryos accumulate large numbers of single (or di-) ribonucleotides embedded in their genomic DNA (>1,000,000 per cell), resulting in genome instability and a p53-dependent DNA-damage response. Our findings establish RNase H2 as a key mammalian genome surveillance enzyme required for ribonucleotide removal and demonstrate that ribonucleotides are the most commonly occurring endogenous nucleotide base lesion in replicating cells.
