美国加州大学戴维斯分校研究人员表示，他们观察和拍摄到了人体受损DNA被修复过程中的一个重要阶段
美国加州大学戴维斯分校研究人员表示，他们观察和拍摄到了人体受损DNA被修复过程中的一个重要阶段，这将为人们了解Rad51蛋白在复杂和关键的DNA修复过程中所发挥的作用提供新的信息。过去的研究表明，Rad51蛋白与乳腺癌相关。
该项研究负责人是加州大学著名的微生物学教授史蒂芬·科沃茨科瓦斯基，他与分子和细胞生物学家罗恩·巴斯金在10年前开发出利用荧光标识标注分子和利用光陷捕捉单个DNA分子的方法。2006年，科沃茨科瓦斯基和研究小组成员记录下了部分细菌受损DNA的修复过程。不过，同人体DNA修复相比，细菌的DNA修复过程要简单得多。
在现实生活中，人体的DNA不断地遭受紫外线、烟草以及大量天然和人造化合物等有害物质的侵扰，并因此受到损伤，诱发癌症、细胞死亡和突变等现象。然而，当DNA受损时，人体中的特定蛋白和酶会被动员起来采取修复行动。
Rad51蛋白在受损DNA修复行动中起到了关键作用，它在细胞内始终处于待命状态。工作时，Rad51蛋白的分子沿着受损或断裂的DNA组成一条条长长的细丝，帮助增强DNA螺旋结构同时将螺旋结构与细胞染色体第二副本的片段对齐，而染色体的第二副本犹如重组的模板。因为Rad51蛋白受到与乳腺癌相关基因BRCA2的控制，所以人们推测该蛋白在抑制乳腺癌方面具有相应的作用。
借助荧光蛋白标识技术，研究人员实时地观察和拍摄到Rad51蛋白形成独立细丝的能力，并从中获得了新的发现。例如，他们发现与细菌受损DNA修复相比，Rad51蛋白细丝并不会无限生长。对此，科沃茨科瓦斯基表示，这说明还有尚未探明的机理控制着该蛋白的生长。此外，人体和细菌受损DNA修复过程中另一个令人注目的不同点是当DNA修复完成后，Rad51蛋白不会自然离开DNA，相反它需要被逐出。
研究人员表示，从实用的观点出发，新的观察和拍摄单细胞的能力给人们提供了获得更多信息的机会。现在，人们可以定量测量DNA的修复过程。（生物谷Bioon.com）
生物谷推荐原始出处：
PNAS January 13, 2009 vol. 106 no. 2 361-368 doi: 10.1073/pnas.0811965106
Direct imaging of human Rad51 nucleoprotein dynamics on individual DNA molecules
Jovencio Hilarioab, Ichiro Amitaniab, Ronald J. Baskinb and Stephen C. Kowalczykowskiab1
aDepartments of aMicrobiology and
bMolecular and Cellular Biology, University of California, Davis, CA 95616-8665
Abstract
Rad51 protein (Rad51) is central to recombinational repair of double-strand DNA breaks. It polymerizes onto DNA and promotes strand exchange between homologous chromosomes. We visualized the real-time assembly and disassembly of human Rad51 nucleoprotein filaments on double-stranded DNA by single-molecule fluorescence microscopy. Rad51 assembly extends the DNA by ≈65%. Nucleoprotein filament formation occurs via rapid nucleation followed by growth from these nuclei. Growth does not continue indefinitely, however, and nucleoprotein filaments terminate when ≈2 μm in length. The dependence of nascent filament formation on Rad51 concentration suggests that 2–3 Rad51 monomers are involved in nucleation. Rad51 nucleoprotein filaments are stable and remain extended when ATP hydrolysis is prevented; however, when permitted, filaments decrease in length as a result of conversion to ADP-bound nucleoprotein complexes and partial protein dissociation. Dissociation of Rad51 from dsDNA is slow and incomplete, thereby rationalizing the need for other proteins that facilitate disassembly.
