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Dicer蛋白-护卫基因组的分子“超人”

日期:2014-12-11 00:00:00

有多少次大家曾看到过超人从天空俯冲下来,挽救可能的受害者远离快速迎面而来的火车?这是一个在影片中上演了数百次的熟悉场景。而这一戏剧性的一幕也在现实生活每一次细胞分裂中重演。为了实现细胞分裂,大家的遗传物质必须借助于高度复杂的机器被忠实地复制。

问题是,大家的DNA经常在使用之中,其他一些分子机器在DNA链上不断地拉扯以取得对关键基因的访问权限。在这一称作为转录的过程中,大家的DNA碱基被拷贝成将引导蛋白质形成的模板。这两种复制机器不能够同时占据同一遗传轨道。它们将不可避免地发生碰撞,除非有分子超人可以移除转录机器,挽救局面。

 

来自冷泉港实验室(CSHL)的科学家们发现,这一分子超人以Dicer蛋白形式存在。对于Dicer,人们更为熟悉的是它通过RNA干扰(RNAi)过程在选择性沉默基因中起作用。现在,研究人员发现Dicer帮助了转录机器脱离DNA使得复制得以发生。由CSHL教授、霍华德休斯医学研究所研究员Robert Martienssen领导的这一研究小组推断,在酵母中Dicer从前未知的这一功能对于维持基因组的完整性至关重要。他们指出,复制和转录机器发生碰撞会导致整个基因组发生巨大的改变,这些改变与衰老和癌症一类的疾病相关。

 

以往Martienssen和同事们发现,RNAi可以解决基因组一些隔离区(在那里一些基因被沉默)中转录和DNA复制之间的冲突。“当Dicer突变时,复制停顿,这一区域中的DNA受损。过去大家认为Dicer只在RNAi中发挥功能,这是这一蛋白的一种全新作用。”在发表于1016日《细胞》(Cell)杂志上的论文中,Martienssen和他的研究小组探讨了Dicer是否有可能在整个基因组发挥更广泛的功能。该研究小组发现,Dicer参与了整个基因组转录机器的释放。博士后研究人员任杰(Jie Ren,音译)说:“Dicer的功能不仅限于沉默基因。”事实上,它在成百上千极其活跃的基因处控制了转录机器的释放。

 

“有一些基因常为细胞所用,由于它们是基本生存所必需,大家将其中的许多称作为‘管家’基因,”Castel说。在任何特定的时间,都可以在这些基因附近找到转录机器。没有Dicer的帮助,当发生复制时这一机器会几乎必然走向碰撞。这些碰撞对于细胞而言真的是灾难性的么?该研究小组发现,随着每次细胞分裂一些事故会导致大块的DNA片段丢失。任杰说:“这些被称作为基因组不稳定性的染色体重排与衰老和癌症相关。”其他的研究小组证实,Dicer突变同样与肿瘤形成风险增高相关。该研究小组的发现或可帮助说明这些观察结果。Martienssen说:“有可能Dicer在癌症中的作用就是通过阻止转录和复制冲突而保护基因组。”

 

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