惊人发现！DNA断裂次数比想象的少很多

　　

生物通报道：本周《Nature Genetics》一篇文章介绍，大肠杆菌（Escherichia coli）的DNA在复制过程中发生断裂的频率比之前推测的要低20－100倍，而且还描述了一种观察体内链断裂的新技术。萨塞克斯大学(University of Sussex)基因组损伤和稳定性中心Aidan Doherty（未参与实验）说：我们非常幸运，研究人员几乎能够得到断裂的实际数目。

Susan Rosenberg实验室设计出一种新的分析检测系统，对野生型E.coli细胞进行遗传改造，使细胞在出现DNA双链断裂（DSB）时发出绿光。这种技术提供了原核细胞中实际DSB的直接数据。之前的研究推测，染色体每次复制都会出现DSB。Rosenberg与其同事认为是染色体每复制100次约出现一次DSB。如此低的断裂频率提示单个断裂在引发细胞损伤、突变和癌化时扮演的角色更重要。但Rosenberg说即便新推测的频率很低，DSB还是很常见。同源重组是E.coli偏爱的修复机制，是DNA重新结合的最温良途径，被认为是无差错方式。100次复制出现一次DSB等同于重组频率的10％，这对于推测的无差错方式来说是庞大的。

为了直接观测细菌细胞中DSB数量，Rosenberg与同为Baylor医学院的同事Jeanine Pennington利用病毒，将编码绿色荧光蛋白的基因插入细菌基因组中。DNA复制过程中发生断裂时，细胞发动一套机制迅速修复损伤位点。按照Rosenberg的设计方案，这些机制被激活后引起细胞发荧光。

利用流式细胞仪，研究人员通过计算绿色细胞个数而记录DSB量，还进行了多次对照实验，消除其它会引起细胞变绿的可能因素。比如，当研究人员消除辅助激活修复机制的基因后，没有细胞变绿，进一步证实荧光是由DNA修复机制单独激发的。Doherty说如果没有这些对照，你会对验证实验的可靠性不知所措。

之前估计DSB数量利用粗糙、间接工具，通过计算培养基中死细胞数或者分解细胞然后跑电泳而记录断裂率。西南大学医学院Errol Friedberg（未参与实验）说：“这是一项有趣的研究，主要来自于技术观点。他们设计了一种温和的化验，即便只是在E.coli中进行的，但对真核系统应该有‘推断能力’。”

研究人员下一步打算在高等细胞中验证这种方法。真核细胞中控制损伤修复的基因数量更多，但插入绿色荧光蛋白的基本方法应该有效。Doherty认为，DNA发生断裂的频率比想象的要低，真核细胞可能消耗巨额能量维持DNA的完整性。真核细胞很有可能进化出更为复杂的组蛋白机制。组蛋白需要紧密陪伴DNA，防止DNA断裂。（生物通 小粥）

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J. Pennington and S. Rosenberg, "Spontaneous DNA breakage in single living Escerichia coli cells," Nature Genetics, published online May 27, 2007