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基因调控多工具在DNA损伤后对基因组进行解密时起着关键作用

2019-04-07 08:44:59 • 来源：

现在已经证明，参与细胞中基因表达调控的几乎每一步的蛋白质复合物在清除RNA生成中潜在的交通拥堵方面发挥着关键作用。

基因调控多工具在DNA损伤后对基因组进行解密时起着关键作用

RNA聚合酶II(RNAPII) - 从DNA模板产生RNA的酶 - 由于DNA模板的损伤而会卡住，必须清除这些果酱以恢复基因表达和正常细胞功能。新的研究表明，主要的调节复合物“Ccr4-Not”执行这项任务，在从DNA转录RNA期间与RNAPII相关联，并在RNAPII卡住时标记RNAPII，使DNA得以修复，正常的细胞功能恢复。

描述宾夕法尼亚州立大学科学家研究的论文发表在2019年4月4日的“基因与发展”杂志上。

“正常的细胞功能依赖于有时被称为'生物学的中心法则'，”生物化学和分子生物学教授，宾夕法尼亚州立大学真核基因调控中心成员Joseph C. Reese说。“DNA中的基因被转录成RNA，而RNA又转化为蛋白质，这些蛋白质可以发挥细胞的功能。这是一个高度协调的过程，基因表达和蛋白质周转的精确控制决定了细胞功能。

“从开始到结束，Ccr4-Not复合物几乎涉及这一过程的每一步。我们的新研究表明，这种复合物具有额外的功能，有助于在转录期间出现问题时保持正常的细胞功能。”

在从RNA转录RNA期间，RNAPII本身是由多个蛋白质亚基组成的大型复合物 - 沿着DNA链行进，读取ATCG序列并产生RNA的互补链。如果RNAPII遇到可能由紫外线辐射和其他来源引起的DNA损伤，它可能会卡住并阻止尾随聚合酶完成基因的转录，类似于停滞的汽车如何阻止其后面的交通流动。如果无法清除这种堵塞，那么转录相同基因的多个RNAPII可能会开始堆积在一种交通阻塞中，从而阻止DNA被修复并阻碍细胞功能。

研究人员使用遗传方法和重建生物化学 - 一种方法，可以通过精确控制的方式添加，带走和混合细胞过程的纯化成分，以准确识别它们的功能 - 以显示Ccr4-Not新因素使用称为遍在蛋白的小信号分子标记RNAPII。遍在蛋白与RNAPII的连接触发其他细胞组分降解酶，清除果酱。“清除卡住的RNAPII是正常细胞功能的必要过程，”里斯说。“这种途径的缺陷与许多疾病和人类综合症有关，例如Cockayne综合征 - 一种神经退行性疾病，导致生长障碍，神经发育缺陷和对紫外线的敏感性。”

“以前的研究表明Ccr4-Not可以帮助细胞应对DNA损伤，”Reese说。“Ccr4-Not复合物的突变成员使细胞对破坏基因组的试剂更敏感，但由于Ccr4-Not涉及基因调控的许多方面，因此直到现在还不清楚它的确切作用是什么。 Ccr4-Not招募了RNAPII的破坏机制是一个令人惊讶的结果，并表明它可以作为拖车来消除整个基因组中的交通拥堵。“

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