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一種基因調控工具還有另一種功能:DNA損傷後解除基因組干擾

(A)CCR 4-當RNA聚合酶II(RNAPII)沿著產生RNA的DNA鏈傳播時,CCR 4與RNA聚合酶II(RNAPII)(B)當RNAPII因DNA損傷而卡住時,CCR 4-並不是通過一種叫做泛素的小信號分子來標記RNAPII的因子。c)泛素化引起RNAPII降解,使DNA修復酶修復損傷,恢復基因表達

一種蛋白質複合物參與調控細胞基因表達的幾乎每一步,在清除RNA生產中潛在的交通堵塞方面也發揮著關鍵作用。

RNA聚合酶II(RNAPII)-從DNA模板中產生RNA的酶-會由於DNA模板的損傷而卡住,這些堵塞必須被清除以恢復基因的表達和正常的細胞功能。新的研究表明,主調控複合物「CCR 4-NOT」執行這一任務,在DNA RNA轉錄過程中與RNAPII結合,並在RNAPII被卡住時標記其降解,從而修復DNA並恢復正常細胞功能。

一篇描述賓州科學家這項研究的論文在網上發表在雜誌上。基因與發展2019年4月4日。

「正常的細胞功能依賴於有時被稱為『生物學的中心教條』,」約瑟夫·C·裡斯(Joseph C.Reese)說,他是生物化學和分子生物學教授,也是賓夕法尼亞州立大學(Penn State)真核基因調控中心的成員。「DNA中的基因被轉錄成RNA,然後再轉化成蛋白質,從而實現細胞的功能。這是一個高度協調的過程,基因表達和蛋白質轉換的精確控制決定了細胞的功能。

「CCR 4-而不是複合物-幾乎參與了這一過程的每一步。我們的新研究表明,CCR 4具有一種額外的功能,在轉錄過程中出現問題時,它可以幫助維持正常的細胞功能。」

在DNA RNA的轉錄過程中,RNAPII本身是一個由多個蛋白質亞基組成的大複合體,它沿著DNA鏈沿ATCG序列傳遞,併產生一條互補的RNA鏈。如果RNAPII遇到DNA損傷,而DNA損傷可能是由紫外線異塵餘生和其他來源引起的,那麼它就會被卡住,阻止跟蹤聚合酶完成基因的轉錄,就像一輛停滯的汽車阻止它後面的交通流一樣。如果不能清除這種干擾,轉錄同一基因的多個RNAPIIs就會開始堆積在一種交通堵塞中,從而阻止DNA被修復並阻礙細胞功能。

「清除卡住RNAPII是正常細胞功能的一個基本過程,」裡斯說。這一途徑的缺陷與許多疾病和人類綜合症有關,例如Cockayne綜合征-一種導致生長衰竭、神經發育缺陷和對紫外光敏感的神經退行性疾病。

研究人員使用遺傳方法和重組生物化學-一種可以精確控制的方式添加、提取和混合細胞過程中的純化成分的方法-以表明CCR 4-而不是用一種叫做泛素的小信號分子標記RNAPII的新因子。在RNAPII上附著泛素會引發其他細胞成分降解酶,清除果醬。

Reese說:「以前的研究都暗示CCR 4-而不是幫助細胞處理DNA損傷。」「CCR 4的突變成員-並不複雜-使細胞對破壞基因組的物質更加敏感,但因為CCR 4不涉及基因調控的許多方面,所以到目前為止還不清楚它的確切作用是什麼。」CCR 4-沒有向RNAPII公司招募銷毀機器,這是一個令人驚訝的結果,並表明CCR 4作為一輛拖車在整個基因組中消除交通堵塞。「

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