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华南师范大学阳成伟/赖建彬团队在植物DNA损伤修复调控领域取得重要进展

2022-07-01 23:39:12 来源:华南师范大学生命科学学院 点击: 收藏本文

2022年07月01日,我校生命科学学院阳成伟/赖建彬教授团队在国际植物学重要期刊The Plant Cell(植物细胞)在线发表了题为“A diRNA–protein scaffold module mediates SMC5/6 recruitment in plant DNA repair”的研究论文。该论文揭示了DNA损伤诱发产生的diRNA介导SMC5/6染色体结构维持复合物在DNA断裂位点富集的分子机制。

细胞中的DNA经常受到外界或体内因素的影响而发生损伤,而DNA双链断裂破坏了DNA在染色体上的物理连续性,影响了正常的复制与转录过程,对细胞产生严重危害,进而导致发育异常和癌症等问题。SMC5/6染色体结构维持复合物在真核生物DNA双链断裂修复过程中具有重要功能,但是关于其识别并定位于DNA断裂位点的分子机制还有待研究。在前期的研究中,阳成伟/赖建彬教授团队以植物细胞作为研究对象,首次发现DNA发生损伤过程中,SMC5/6复合物在染色质重塑因子SWI3B的帮助下脱离其原来所定位的染色质区域(Jiang et al., PNAS, 2019),进而与转录共激活因子ADA2b互作以定位于DNA双链断裂位点(Lai et al., Plant Physiology, 2018)。然而,决定SMC5/6复合物在DNA双链断裂位点富集的最上游信号分子仍不清楚。

在前期研究的基础上,此次发表的工作以模式植物拟南芥作为研究对象,发现SMC5/6复合物在DNA双链断裂位点的富集依赖于IDN2-CDC5-ADA2b蛋白支架复合物,而该支架复合物的精确定位取决于DNA损伤位点附近区域所诱发产生的小分子RNA(diRNA)。前期结果表明染色体结构维持复合物亚基SMC5与转录共激活因子ADA2b相互作用。此次研究通过生物化学、细胞生物学和遗传学等手段证明ADA2b与小RNA加工相关因子CDC5相互结合,CDC5进而与RNA结合蛋白IDN2互作,从而形成一个蛋白支架复合物;而进一步的研究结果表明IDN2在断裂位点的富集依赖于其RNA结合活性和AGO2。在此基础上,结合前人已发表的结果,该研究提出一个模型:当DNA损伤发生时,断裂位点附近产生的diRNA通过与该染色质区域的新生RNA互补配对而介导AGO2-diRNA的定位,进而招募RNA结合蛋白IDN2,从而在损伤位点形成IDN2-CDC5-ADA2b支架复合物,最终介导SMC5/6在该区域的富集而促进DNA双链断裂的修复。

该研究在真核细胞中首次揭示了DNA损伤诱导的小分子RNA对SMC5/6染色体结构维持复合物定位的调控作用。由于此次所鉴定的支架复合物上的大部分蛋白保守存在于真核生物中,因而该研究不仅有利于增进我们对植物DNA损伤修复调控机制的理解,也可以为包括人类在内的其他物种中的相关研究提供新的思路。

《The Plant Cell》是国际植物学领域的重要期刊(IF = 12.085)。华南师范大学是该论文的唯一单位,生命科学学院青年英才(博士后)江洁明为该论文的第一作者,阳成伟教授与赖建彬教授为该论文的通讯作者。该研究受到国家自然科学基金和长江学者奖励计划等资助。

 

原文链接:https://doi.org/10.1093/plcell/koac191

 

diRNA介导SMC5/6染色体结构维持复合物在DNA损伤位点富集的分子模型

 

供稿人:江洁明

审稿人:阳成伟


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