Genome Biology：提醒转录调理DNA复制肇端的分子机制

DNA是次要的遗传物资，也是中间法令的泉源。DNA代谢包含DNA复制、转录及DNA修复等。此中，DNA复制保障了信息准确完全地通报，而转录则是细胞身份维持和功效调控的症结。DNA复制产生在整个染色质上，而转录则只产生在染色质上的转录区。要是这两个症结的细胞进程碰撞，犹如阳关道上狮虎相遇，会产生什么呢？研讨标明，DNA复制和转录在转录区域的相遇会发生年夜量的DNA毁伤[1， 2]。为了只管即便躲避这种毁伤，Bruce Alberts等迷信家发现，转录会只管即便给DNA复制让路[3]；DNA复制也能够会只管即便顺向而非对向跨越转录[2， 4]（模子阶段，仍待证实）。那么，转录是否到任由DNA复制调控呢？是否会趁DNA复制肇端时处于弱势而反过去调控DNA复制呢？

北京年夜学性命迷信学院和北年夜-清华性命迷信结合中间胡家志课题组在Genome Biology在线颁发了题为“Transcription shapes DNA replication initiation to preserve genome integrity”的研讨论文。在这项任务中，作者应用学和的办法说明了哺乳植物直达录调控DNA复制肇端以维持基因组稳定性的机理，关于上述成绩给出了必定的谜底，这是对中间法令各过程现有调控关系的一个紧张弥补。

“工欲善其事，必先利其器。”作者起首开辟了一种基于双核酸相似物顺序拔出的测序办法，将DNA复制的单分子金尺度办法改革成了一种高通量的测序办法。应用该办法，他们发现了人和小鼠细胞直达录与DNA复制肇端的互相排挤征象，即DNA复制肇端仅产生在非转录区域，被限定在转录区域之外。进而，应用多种办法克制转录，他们发现转录终止或克制之后，DNA复制肇端会侵入本来不克不及进入的转录区域（图1，赤色）。进一步，他们发现DNA复制肇端的地位改动与DNA复制肇端的标记性解旋酶MCM在染色质上的从新排布亲密相关（图1，紫色）。而处于DNA复制肇端通路更下游的ORC复合体的地位则根本不变（图1，绿色）。该发现与曾经发现的ORC和MCM的解偶联征象一致。他们的发现阐明转录是匆匆进这一解偶联征象的因素之一，而且转录具备调控DNA复制肇端的才能且会克制DNA复制肇端在转录区域的产生。

下一步，作者应用基因编纂对象Cas9的核酸酶失活模式（dCas9）来障碍特定基因的转录。他们发现dCas9对转录进程的拦挡会招致DNA复制肇端的标记性解旋酶MCM在拦挡地位的轻细富集并进一步惹起DNA复制肇端（图2，左图）。该成果暗示转录能够通过间接从新部署MCM卵白以调控DNA复制肇端。更为乏味的是，这个成果还阐明DNA上的“阻碍”构造能够也会惹起DNA复制肇端，且这个进程能够并不是严厉的DNA序列依赖。这与今朝的一些研讨发现相一致，如DNA二级构造G4被以为是一种无效的复制肇端位点[5]。

那么，转录为何要“奋起抗争”，被动调理DNA复制肇端呢？作者发现DNA复制进程会在肇端位点邻近发生年夜量的DNA毁伤，与其它试验室晚期的发现一致[6]。异样的DNA毁伤产生在基因区域和非基因区域对基因组稳定性的意义显着分歧，产生在基因上的DNA毁伤关于细胞的功效会有更年夜的潜在危害。由此，作者提出了“转录推土机”模子来解释转录对DNA复制肇端的这一调控征象（图2，右图）。这些发现也引出一系列尚未答复的紧张DNA代谢成绩：如“DNA复制这一症结生物学进程为何会诱发年夜量的毁伤，成为年夜多半的主因？”“作为转录和DNA复制的，染色质构造可以显着调控转录，那么它们是若何影响DNA复制呢？”等等。(100yiyao.com）