DNA N6-甲基腺嘌呤修饰通过增强RecA介导的同源重组促进基因组稳定性

【字体: 时间:2025年08月21日 来源:Proceedings of the National Academy of Sciences 9.4

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  研究人员通过单分子实验揭示了Dam甲基化对RecA介导的同源重组(HR)的调控机制:单链DNA(ssDNA)的甲基化通过降低电荷阻力促进RecA组装,双链DNA甲基化则增强同源配对和链交换。细胞实验证实,基因组腺嘌呤超甲基化可提升HR效率,且该机制在革兰氏阴性菌(肺炎克雷伯菌)、革兰氏阳性菌(枯草芽孢杆菌)和植物(拟南芥)中保守。该研究为表观遗传调控DNA修复提供了新视角,对解决细菌基因毒性应激耐药性具有启示意义。

  

DNA甲基化与同源重组(HR)这对"黄金搭档"的协同机制终于被破解!细菌中最常见的Dam甲基化不仅能给DNA打上表观遗传"标签",还直接给RecA蛋白这个"DNA修复工程师"递工具——甲基化的单链DNA(ssDNA)因电荷减弱更易被RecA组装成核蛋白纤维,而甲基化的双链DNA则像涂了润滑剂,让同源配对和链交换效率飙升。

更有趣的是,这场"甲基化助力秀"跨越了物种界限:从革兰氏阴性菌(肺炎克雷伯菌Klebsiella pneumoniae)到革兰氏阳性菌(枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis),甚至开花植物(拟南芥Arabidopsis thaliana)都遵循同样的规则。当科学家敲除dam基因时,细胞顿时变成"HR低能儿";反之,给基因组腺嘌呤狂加甲基化"标签",连P1转导实验和DNA损伤敏感性测试都显示HR效率暴增——这可不是靠上调HR相关基因实现的!

更绝的是,甲基化ssDNA还能给含有RecA-like结构域的分子马达(如RecQ解旋酶)"充电",显著提升其ATP酶活性。这些发现不仅揭示了DNA修复的"表观遗传油门",更为对抗细菌耐药性提供了新思路——毕竟当细菌面对基因毒性压力时,甲基化修饰可能就是它们暗藏的"修复加速器"。

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