修复DNA的方法

快速完成任务并犯错误，或者缓慢而完美地完成任务会更好吗?当决定如何修复DNA断裂时，细胞在两个主要修复途径之间面临同样的选择。这个决定很重要，因为错误的选择可能会导致更多的DNA损伤并导致癌症。

Salk研究所的科学家们发现，一种名为CYREN的微小蛋白质有助于细胞在正确的时间选择正确的途径，澄清了DNA修复的长期谜团，并为研究人员提供了一种强有力的工具，可以指导更好的癌症治疗方法。该作品于2017年9月20日刊登在“自然”杂志上。

“阐明DNA修复途径对于了解它们有时有毒有害至关重要，”Salk分子与细胞生物学实验室教授，新论文的高级作者Jan Karlseder说。“我们对CYREN功能的发现不仅增加了我们的知识体系，它还为我们提供了一种可以对抗癌症的新工具。”

双链断裂是DNA发生的最严重的损伤，可以通过两种途径中的一种进行修复：一种快速但容易出错的过程，称为NHEJ(非同源末端连接)和一种较慢，无错误的途径，称为HR(同源重组)。较快的通路有效地重新连接断裂的链，但是在多次断裂的情况下，它可以将错误的两端连接在一起，使得细胞的情况更糟。较慢的途径没有错误，因为它依赖于具有未损坏的DNA序列来指导修复，但这意味着它只能在细胞复制其遗传信息以便分裂后才能运作。鉴于此，快速通路仅在DNA被复制之前运行，尽管它的机器非常有效且多产，科学家们不知道为什么它不会比较慢，复制之后的更精确的路径。科学家们长期以来一直怀疑，在这些情况下，某些东西必须保持更快的选择。

新工作显示，这是一种称为CYREN的微蛋白，当DNA拷贝可用于较慢的途径时，它会抑制更快的途径。CYREN被另一位Salk科学家Alan Saghatelian发现，作为2015年确定称为“短ORF编码肽”或SEPs的小蛋白质的一部分，这些蛋白质越来越多地被发现具有重要的生物学作用。

“我们在之前的研究中发现了很多这些肽，但我们并不知道它们是否在Karlseder实验室参与之前是否重要，”克莱顿基金会肽实验室实验室教授Saghatelian说道。论文的共同作者。“由于这项令人印象深刻的新工作，我们现在知道在我们发现的数百种中有一些非常重要的分子。”

Saghatelian的研究表明，CYREN正在与更快的途径的主开关相互作用，这种蛋白质叫做Ku。为了确定相互作用的确切性质，Karlseder的团队与基因组区域合作，通常抑制修复，以防止危险的融合：染色体的末端，称为端粒。研究人员可以人工干扰端粒以激活快速通路，使其成为测试CYREN效应的模型系统。

“端粒提供了一种很好的研究工具，因为它们确实需要抑制修复，但有一些方法可以激活修复机械，以便您可以以非常可控的方式进行研究，”Salk研究员和第一作者Nausica Arnoult说。纸。Salk团队这样做，并发现CYREN存在，细胞复制DNA后没有发生修复，这表明它确实关闭了主开关Ku。没有CYREN，Ku的快速通路在DNA被复制之前和之后都是活跃的。

因为端粒实验并没有告诉团队很多关于快速和慢速途径之间的竞争，所以Arnoult接下来使用分子工具比较有和没有CYREN的活细胞修复。她将称为CRISPR的DNA剪刀与荧光蛋白的基因结合起来，荧光蛋白可以通过修复来触发，这样她就可以通过特定的方式切割DNA，并从随后的颜色中看出哪条路径进行了修复。她还分析了发生的所有蛋白质相互作用。

这些实验表明CYREN直接附着于Ku以抑制快速途径，这取决于时间(DNA复制之前或之后)和DNA断裂的类型(例如光滑与锯齿状)。它的活动甚至可以调整快速到慢速修复的比例。

“我们的研究表明，CYREN是DNA修复途径选择的重要调节因子，”在Salk担任Donald和Darlene Shiley主席的Karlseder说。“工作也指向的潜在引入在癌症的DNA损伤的令人兴奋的可能性的细胞和使用CYREN以防止它们进行修理”。