植物DNA如何避免紫外线辐射的蹂躏?

如果来自太阳的紫外线辐射损害人类DNA导致健康问题,紫外线辐射也破坏植物DNA吗?答案是肯定的,但由于植物不能从太阳或涂上防晒霜,他们有一个超级强大的DNA修复装备。今天,北卡罗来纳大学医学院实验室2015年诺贝尔奖得主阿齐兹Sancar,医学博士,博士发表了一个精致的研究植物中强大的DNA修复系统,相似一个修复系统中发现的人类和其他动物。

这项研究发表在《自然通讯,是第一个修复整个多细胞生物的地图。它透露,“核苷酸切除修复“系统工作更有效地活跃基因的植物与人类相比。这效率取决于日夜循环。

“这些发现之前我们对DNA修复机制的理解普遍所有生物,可能也有实际应用,“说共同通讯作者Ogun Adebali,博士Sancar实验室的博士后研究员。

第一作者偏向Oztas博士Sancar实验室的博士后研究员,他说,“DNA损伤积累在植物将影响其生长发育,所以提高切除修复系统可能是一个好的策略对提高农作物产量。”

Sancar,莎拉·格雷厄姆该生物化学和生物物理学教授被授予2015年诺贝尔化学奖的研究切除修复,目前普遍认为DNA修复的主要机制,包括紫外线损伤的修复,在生物体。这种修复系统的大多数之前的研究已经在哺乳动物和细菌细胞;不太了解系统如何在工厂工作。然而,植物必须有有效的DNA修复系统,因为他们无法轻易避免阳光和当然需要它的增长。

在这项研究中,Oztas和他的同事们使用了一种切除修复他们最近开发的映射技术,称为XR-seq。这项技术使他们能够检测和序列短长度的损坏期间从染色体DNA切除修复过程。这些DNA片段的序列可以匹配相应的参考基因组DNA,以地图精确点DNA损伤修复。

北卡罗来纳大学的研究人员从UV-exposed植物细胞进行了XR-seq扫描——拟南芥,植物研究的“实验室老鼠”也称为thale十字花科植物或鼠耳草属十字花科植物。结果修复地图显示,切除修复基因在拟南芥实现的运行速度更快是活跃的。基因活跃转录成RNA片段时,可能会被翻译成蛋白质,细胞的主要机器。从Sancar实验室之前的研究表明,切除修复工作更有效地积极转录基因在动物和细菌。的现象,称为transcription-coupled修复,被认为是进化作为一种直接DNA修复最急需的地方。

“我们发现的效率transcription-coupled修复甚至更为明显。在植物比动物或细菌,”Oztas说。Sancar的实验室表现XR-seq UV-exposed拟南芥在24小时的时间内发现transcription-coupled修复的效率也不同根据“昼夜”日夜周期10到30%的拟南芥基因。这反映了日常的变化在这些基因转录活动。

“结果表明,切除修复植物监管几乎以相同的方式在其他生物——为了最大化效率,“Oztas说。Sancar实验室计划跟进研究旨在解决两个悬疑的切除修复植物。一是切除修复系统失灵导致增加植物基因组突变即使植物是蒙在鼓里,远离紫外线或其他形式的光。

“这意味着需要切除修复修复DNA损伤与其他,未知的因素除了紫外线,“Oztas说。“我们想要识别和描述这些未知因素,找出切除修复修复的类型会造成损害。”

植物切除修复系统还包括一个稍微不同的组修复蛋白质比其他生物中找到。UNC科学家希望确定这是为什么,究竟如何植物的独特的切除修复蛋白质一起工作,以保持良好的植物基因组修复.