Nature：新研究为癌症提供线索

　　

生物通报道  来自加州大学戴维斯分校的研究人员第一次成功观测到了正准备修复的DNA单链。相关研究成果发表在10月24日的《自然》（Nature）杂志上，对于我们了解乳腺癌的起源具有重要意义。

论文的资深作者、加州大学戴维斯分校著名微生物学和分子与细胞生物学教授Stephen Kowalczykowski说：“我们清楚地知道，在细胞内DNA总是发生断裂，并且有机器来修复这些断裂，维持遗传完整性。”

为了修复DNA双螺旋结构的断裂，单链不得不在互补链（opposite strand）上寻找它的匹配序列。Kowalczykowski将这一任务比喻为大海捞针。为此，单链不得不首先覆盖（covered）上一种称作RecA的蛋白质。

“这种RecA/DNA纤维就是捞针的机器，”他说。

在新研究中，研究生Jason Bell利用了一种Kowalczykowski实验室10多年前开发的技术在细菌DNA覆盖RecA蛋白时对DNA单链进行了成像。Kowalczykowski说研究这一过程的运行机制获得了对负责推动这一过程的“调节”蛋白的新认识。在人类，其中的一个调控因子就是BRCA2蛋白，其与乳腺癌有着紧密的关联。

RecA蛋白，在人类称作Rad51，可帮助DNA单链寻找染色体上它的互补、匹配链。RecA蛋白会取代另一种命名为单链DNA结合蛋白的蛋白质到达DNA。

随着RecA元件替代单链DNA结合蛋白，随后向两个方向扩散直至整条单链被覆盖，研究人员对这一过程进行了实时观察。

他们发现这一过程开始时两个RecA分子附着到了DNA上。随后单个的RecA分子被添加到任一端，就像在绳子上增添串珠一样。

令人惊讶的是在缺乏调控因子的情况下，这一过程相当的缓慢。覆盖一条链需要大约30分钟的时间，比大肠杆菌一个细胞分裂周期的时间还要长。

Kowalczykowski说这些调控蛋白对于控制RecA在单链DNA上的装配速度至关重要。速度太慢，DNA断裂不能适当修复；速度太快，会捕获和覆盖正常DNA复制过程中临时生成的单链DNA短片段。只有速度不快不慢，这一过程才会对真正损坏或断裂而持续存在的DNA起作用。

“我相信BRCA2以相同的方式起作用，”他说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Direct imaging of RecA nucleation and growth on single molecules of SSB-coated ssDNA

Escherichia coli RecA is the defining member of a ubiquitous class of DNA strand-exchange proteins that are essential for homologous recombination, a pathway that maintains genomic integrity by repairing broken DNA1. To function, filaments of RecA must nucleate and grow on single-stranded DNA (ssDNA) in direct competition with ssDNA-binding protein (SSB), which rapidly binds and continuously sequesters ssDNA, kinetically blocking RecA assembly2, 3. This dynamic self-assembly on a DNA lattice, in competition with another protein, is unique for the RecA family compared to other filament-forming proteins such as actin and tubulin. The complexity of this process has hindered our understanding of RecA filament assembly because ensemble measurements cannot reliably distinguish between the nucleation and growth phases, despite extensive and diverse attempts2, 3, 4, 5. Previous single-molecule assays have measured the nucleation and growth of RecA—and its eukaryotic homologue RAD51—on naked double-stranded DNA and ssDNA6, 7, 8, 9, 10, 11, 12; however, the template for RecA self-assembly in vivo is SSB-coated ssDNA3……