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NSMB:三维图像使DNA损伤传感器可视化

  1. DNA修复
  2. DNA损伤传感器
  3. 三维图像

来源:生物谷 2012-11-18 09:14

从有毒化学物质,到太阳紫外线,甚至氧气,它们都正在不停地损伤着DNA。幸运的是,所有生物都有一个细胞内防御机制,它每天成无数次地巡查DNA、搜寻错误并修复错误。 哈佛和科学家利用X-射线衍射晶体分析法制作了细菌内检测基因组受损部分的蛋白机器,并获得了它修复DNA的图像。利用此图像获悉DNA修复过程如何运作。

从有毒化学物质,到太阳紫外线,甚至氧气,它们都正在不停地损伤着DNA。幸运的是,所有生物都有一个细胞内防御机制,它每天成无数次地巡查DNA、搜寻错误并修复错误。

哈佛和科学家利用X-射线衍射晶体分析法制作了细菌内检测基因组受损部分的蛋白机器,并获得了它修复DNA的图像。利用此图像获悉DNA修复过程如何运作。

正如2月5日版Nature Structural & Molecular Biology上报道的一样,这个图像证明了蛋白质确实能改变形状。这种改变是一部分基因组"安检"过程,或是识别确定需要修复基因编码区域的一种方法。

传感器通过受试DNA或一个应激测试来检测需要修复的区域。当巡查时,传感器的一种形式能与天然和受损DNA相互作用,但是只有正常的DNA能通过应激测试。传感器反复进行这些应激测试,通过测试的迅速被释放。然而,一旦DNA的一个区域没有通过安检或应激测试,传感器则被卡住,然后向接管、修复DNA的其他生物化学过程发出信号。

传感器的三维图像真令人兴奋,因为这是单从生化上研究这些蛋白质所观察不到的结果。这是前所未有的,在以前任何研究中都没有出现过。

DNA修复机器由两组蛋白组成:UvrA和UvrB。虽然早期研究已指出,蛋白可能被安装成一个蝴蝶样形状的开关,Jeruzalmi最近指出,它们排列成一个紧密的袖套样结构,就象DNA的摇篮。

当正常未受损DNA进入这个结构时,那个沟槽与DNA正好合适,而当受损DNA进入时,它被不同程度地严重扭曲,于是受损DNA不能适配这种新结构。

我们认为,开的状态是一种传感器,因为它能读取DNA的所有形式,无论是受损的还是天然的。当蛋白改变形状时,关的状态只能适配天然的DNA,因此,当它碰到损伤时,即停止,这就是修复信号。

现在面临的挑战是:细菌相对简单的DNA修复系统是否能被套用到更高级生物,甚至是具有类似但复杂得多蛋白系统的人类上?理解这个系统可能需要更长的时间,但相信这项工作将成为了解DNA修复系统在所有生物中如何运行的基础。(生物谷bioon.com)

Structure and mechanism of the UvrA-UvrB DNA damage sensor

Danaya Pakotiprapha, Martin Samuels, Koning Shen, Johnny H Hu & David Jeruzalmi

Nucleotide excision repair (NER) is used by all organisms to eliminate DNA lesions. We determined the structure of the Geobacillus stearothermophilusUvrA-UvrB complex, the damage-sensor in bacterial NER and a new structure of UvrA. We observe that the DNA binding surface of UvrA, previously found in an open shape that binds damaged DNA, also exists in a closed groove shape compatible with native DNA only. The sensor contains two UvrB molecules that flank the UvrA dimer along the predicted path for DNA, ~80 ? from the lesion. We show that the conserved signature domain II of UvrA mediates a nexus of contacts among UvrA, UvrB and DNA. Further, in our new structure ofUvrA, this domain adopts an altered conformation while an adjacent nucleotide binding site is vacant. Our findings raise unanticipated questions about NER and also suggest a revised picture of its early stages.

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