因為DNA損傷和復(fù)制叉(replication fork)可以激活修復(fù)通路(參見備注1),所以基因組非常穩(wěn)定,。但是,,端粒一直被認(rèn)為是防止此類事件發(fā)生,以此保護染色體末端免受“傷害”的。然而,,最新的一項研究證據(jù)表明,,在細(xì)胞周期的兩個重要檢驗點(參見備注2)上,端粒事實上是需要這個DNA損傷機器(DNA damage machinery)的,。
幾項報告揭示端粒復(fù)制是需要DNA損傷機器的,,Verdun和Karlseder對人類細(xì)胞系中該復(fù)制過程及相關(guān)蛋白進行深入研究。他們使用端粒蛋白的染色質(zhì)免疫共沉淀,,并結(jié)合BrdU分析的方法,,表明復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞周期的兩獨立檢驗點上。深入的染色質(zhì)免疫共沉淀分析表明,,在這些檢驗點上,,端粒發(fā)出了不同DNA損傷信號:第一個檢驗點上,端粒處的復(fù)制叉發(fā)出DNA損傷(DNA Lesion)信號,,被ATR (ataxia telangiectasia and Rad3 related)依賴性的損傷機器識別,;第二檢控點上,端粒復(fù)制的鈍端(blunt end)發(fā)出雙鏈斷裂信號,,由ATM (ataxia telangiectasia mutated)依賴的信號通路激活同源重組機器,。
文章作者使用體外分析的數(shù)據(jù)表明,同源修復(fù)機器(homologous repair machinery)對于保護環(huán)(成熟功能性端粒的重要特征)的形成是必需的,。他們從而提出了一個端粒加工的兩步驟模型,,在這個模型中端粒加工也可被識別為損傷,DNA損傷機器(DNA damage machinery)在這個過程中有著重要地位,。
深入閱讀:
1. Verdun, R. E. & Karlseder, J. The DNA damage machinery and homologous recombination pathway act consecutively to protect human telomeres. Cell 127, 709–720 (2006)
備注1:
生物在進化過程中獲得的DNA修復(fù)功能,,對生物的生存和維持遺傳的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的,。對有些DNA的損傷,,細(xì)胞能將其完全修復(fù)到原樣,如可將嘧啶二聚體切開,、DNA單鏈斷裂可重新連接,、堿基缺失可再配對插入、加成的烷基可以移除,、一條鏈上的堿基或核苷酸的錯誤可以切除并依賴互補鏈作模板而復(fù)制重新修復(fù)等,。對DNA較嚴(yán)重的損傷,細(xì)胞可采取重組修復(fù),、SOS修復(fù)等方式進行反應(yīng),,以期提高細(xì)胞的存活率,但不能完全消除DNA的損傷,,會帶給細(xì)胞較高的突變率,。
備注2:
DNA損傷檢驗點:
生物有機體基因組DNA經(jīng)常會受到內(nèi)源或外源因素的影響而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,產(chǎn)生損傷;在長期進化過程中,有機體也相應(yīng)形成了一系列應(yīng)對與修復(fù)損傷DNA,并維持染色體基因組正常結(jié)構(gòu)功能的機制.其中DNA損傷檢驗點(DNA damage checkpoint)就是在感應(yīng)DNA損傷的基礎(chǔ)上,對損傷感應(yīng)信號進行轉(zhuǎn)導(dǎo),或引起細(xì)胞周期的暫停,從而使細(xì)胞有足夠的時間對損傷DNA進行修復(fù),或最終導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生凋亡.DNA損傷檢驗點信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是一個高度保守的信號感應(yīng)過程,整個途徑大致可以分為損傷感應(yīng)、信號傳遞及信號效應(yīng)3個組成部分.其中3-磷脂酰肌醇激酶家族類成員ATM(ataxia-telangiectasia mutated)和ATR(ataxia-telangiectasia and Rad3-related)活性的增加構(gòu)成整個途徑活化的第一步.它們通過激活下游的效應(yīng)激酶,Chk2/Chk1,通過協(xié)同作用許多其他調(diào)控細(xì)胞周期、DNA復(fù)制,、DNA損傷修復(fù)及細(xì)胞凋亡等過程的蛋白質(zhì)因子來實現(xiàn)細(xì)胞對DNA損傷的高度協(xié)調(diào)反應(yīng).近十幾年,隨著此領(lǐng)域研究的不斷深入,人們逐步揭示了DNA損傷檢驗點途徑發(fā)生過程中,各種核心組分通過與不同調(diào)節(jié)因子,、效應(yīng)因子及DNA損傷修復(fù)蛋白間的復(fù)雜相互作用,以實現(xiàn)監(jiān)測感應(yīng)異常DNA結(jié)構(gòu)并實施相應(yīng)反應(yīng)的機制;其中,檢驗點銜接因子(mediators)以及染色質(zhì)結(jié)構(gòu),尤其是核小體組蛋白的共價修飾在調(diào)控ATM/ATR活性,促進ATM/ATR與底物間的相互作用以及介導(dǎo)DNA損傷位點周圍染色質(zhì)區(qū)域上多蛋白復(fù)合物在時間與空間上的動態(tài)形成發(fā)揮著重要的作用.同時,人們也開始發(fā)現(xiàn)DNA損傷檢驗點途徑與DNA損傷修復(fù)、基因組穩(wěn)定性以及腫瘤發(fā)生等過程之間某些內(nèi)在的聯(lián)系.該反應(yīng)途徑在通過協(xié)調(diào)細(xì)胞針對DNA損傷做出各種反應(yīng)的基礎(chǔ)上,直接或間接地參與或調(diào)控DNA損傷修復(fù)過程,并與DNA損傷修復(fù)途徑協(xié)同作用最終保證染色體基因組結(jié)構(gòu)的完整性,而檢驗點途徑的改變,則會引起基因組不穩(wěn)定的發(fā)生,包括從突變頻率的提高到大范圍的染色體重排,以及染色體數(shù)量的畸變.如:突變發(fā)生在腫瘤形成早期,會大大增加腫瘤發(fā)生的幾率,。