发现准确转录DNA会覆盖DNA修复

一个突破性和令人惊讶的发现为细胞最重要的事物提供了一个重大的概念变化：DNA转录过程的保真度 - 准确地将DNA信息复制到RNA中，蛋白质的前体 - 或DNA修复，从而避免丢失的染色体丢失。据“自然”杂志报道，研究人员发现，在模式生物大肠杆菌中，转录DNA的保真度是以DNA修复为代价的。

“如果你问一群对细胞更重要的科学家，保持其DNA的完整性，包含所有有机体的遗传信息，或转录的保真度 - 将DNA转录成RNA，从而导致蛋白质合成的过程 - 绝大多数人都同意修复DNA更为重要，“贝勒医学院分子与人类遗传学和分子病毒学与微生物学副教授Christophe Herman博士说。“在这项研究中，我们表现出相反的结果。”

众所周知，DNA断裂对于细胞来说是麻烦的，因为如果不能正确修复，它们会导致细胞基因或细胞死亡的主要不稳定性。相反，转录过程中的错误通常被认为不太重要，因为转录本是临时的，如果一个是有缺陷的，细胞可以制造另一个。由于这些原因，大多数研究人员认为DNA断裂修复将超过转录以保护DNA完整性，并防止细胞丢失其染色体。

“几十年来，科学家一直在研究DNA修复，并产生了大量有关它的信息。相比之下，我们对转录保真度知之甚少，”Herman说，他也是Dan L Duncan综合癌症中心的成员。“我的实验室在过去的12年里一直在研究转录的保真度。我们多年前就已经证明转录错误会导致遗传变化。这让我们认为转录保真度可能比我们原先想象的更重要。在这项研究中，我们想要调查去除GreA的后果，这是一个有助于确保转录过程对细菌大肠杆菌的保真度的因素，对DNA断裂修复。“

意外的发现

“在去除GreA后，细菌在修复模拟辐射的药物造成的DNA损伤方面的效率提高了数百倍，”第一作者Priya Sivaramakrishnan博士说。在该项目的开发期间，Herman实验室的学生。“当GreA不存在时，细菌可以更快地修复DNA断裂。”

为了确定缺失转录保真度如何导致更快的修复，研究人员开发了一种新的全基因组测序方法，他们将其命名为eXOnucleases测序(XO-seq)，以物理可视化活细胞中DNA修复的不同步骤。利用这种方法和其他方法，研究人员确定了GreA缺失促进DNA修复的分子机制。

转录保真因子GreA阻止DNA修复的发现代表了DNA世界的一个主要范式转变，因为它意味着确保正确的转录保真度是以降低细胞修复DNA的能力为代价的。“这完全出乎意料，”赫尔曼说。

“有一个过程可以帮助将DNA转化为高质量的RNA，从而产生高质量的蛋白质，细菌在DNA修复效率上付出了百倍的代价，”共同作者Susan Rosenberg博士说，Ben F. Love Chair在癌症研究和分子和人类遗传学教授，分子病毒学和微生物学以及贝勒的生物化学和分子生物学。罗森伯格还是贝勒Dan L Duncan综合癌症中心癌症进化计划的领导者。

“从细菌到人类的核酸基本生物学的保护是巨大的，”罗森伯格说。“我们假设在大肠杆菌中发现的这种机制也可能存在于其他细胞中，这将在许多领域产生影响，从癌症到进化。”