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一种具有双重作用的蛋白质修复和突变

  利用一种特殊的蛋白质,所有细菌都能够迅速而有效地修复紫外线对其DNA的损伤。然而,这种突变频率下降(MFD)蛋白发挥了另一个作用,并导致突变。由CNRS、ENS-PSL和Inserm支持的科学家组成的第一组演示和描述了这一现象。
  DNA可以经历许多降解,包括紫外线降解。就像山体滑坡一样铁路轨道会阻止火车通过,紫外线造成的损害是RNA聚合酶的障碍,蛋白沿着DNA的长度来读它的指令。RNA聚合酶在任何时候都被阻断,防止损伤被修复。为了恢复"轨迹",细菌拥有MFD蛋白,清除被阻断的RNA聚合酶,然后招募其他蛋白质来帮助修复,避免产生突变。
  来自生物研究所(CNRS/ENS-PSL/INSERM)的生物学家刚刚揭开了这一蛋白质之前不太为人所知的谜团。它参与了DNA区域的形成,在那里突变更容易出现。
  涉及MFD蛋白的细胞机制通常会修复DNA,但当细菌面临某些压力,例如抗生素的存在时,它会采取另一种途径:MFD在DNA中滚动时抓住活跃的RNA聚合酶,而不是清除阻断的RNA聚合酶。这两种蛋白质一旦结合在一起,就会迅速而大规模地展开双螺旋DNA,迫使双螺旋打开。这两条DNA链的打开为特定区域的形成创造了有利的环境,促进突变:R-环。
  R-环仍然是人们所不了解的结构,但它们是许多突变的来源:科学家已经证明,细菌中有近一半的突变是由这些结构引起的。如抗生素耐药性这项研究证明了MFD和R-环之间的联系,为对抗抗生素耐药性开辟了新的前景。
  研究小组还指出,MFD在生命的各个分支中都具有等价性,这种突变机制可能是普遍存在的。科学家认为类似于R环形成的机制可能发生在癌细胞,引入突变,使他们对治疗产生抗药性。
  更多内容:Co-transcriptional R-loop formation by Mfd involves topological partitioning of DNA. James R. Portman, Gwendolyn M. Brouwer, Jack Bollins, Nigel J. Savery, and Terence R. Strick. PNAS, April 5, 2021. DOI: 10.1073/pnas.2019630118

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