西亚试剂：揭示嵌入基因组DNA中RNA移除机制

当称作核糖核酸的RNA组分单元嵌入到含有一个有机体全部遗传数据的基因组DNA时它们能够导致细胞产生问题。众所周知，DNA中核糖核酸能够潜在性地扭曲DNA双螺旋结构，导致基因组不稳定并且改变DNA代谢，但是不太清楚的是这些核糖核酸的命运。

一篇新研究对这些嵌入到基因组DNA中的核糖核酸如何被识别和从细胞中清除出去提供一种机制性解释。两种机制，即核糖核酸酶H (RNase H)和DNA错配修复系统，似乎相互作用将RNA组分清除掉。

美国佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)生物系助理教授弗朗西斯卡-斯托利茨(Francesca Storici)说，“我们相信这是第一份研究证实细胞利用独立的修复途径来移除嵌入到染色体DNA中的错配的核糖核酸，如果没有移除的话，它们能够产生基因修饰。这些结果也着重强调一种新的遗传冗余(genetic redundancy)情形：错配修复系统和RNase H这两种机制以相互竞争的方式移除错误整合进的核糖核酸从而恢复DNA完整性。”

2011年12月4日，《自然-结构和分子生物学》(Nature Structural & Molecular Biology)期刊提前在线发表这些研究结果。该研究得到佐治亚癌症联盟(Georgia Cancer Coalition)、美国国家科学基金和佐治亚理工学院综合生物系统研究所(Georgia Tech Integrative BioSystems Institute)的资助。

斯托利茨和佐治亚理工学院生物学研究生沈莹(音译, Ying Shen)和高景德(音译, Kyung Duk Koh)同美国埃默里大学(Emory University)病理学和实验医学系教授伯纳德-维斯(Bernard Weiss)合作开展研究。

斯托利茨说，“我们想理解大肠杆菌(Escherichia coli)和酿酒(Saccharomyces cerevisiae)如何忍受不同的核糖核酸嵌入到它们的基因组DNA。我们发现嵌入到DNA中的核糖核酸片段的结构要比它的长度更能影响它导致基因突变的能力。”

对双链DNA而言，当碱基错误配对或者在一条DNA链上一个或几个核苷酸过量或缺失时，错配就会产生。如果错配不能得到纠正的话，它们将导致突变。

研究人员发现在染色体DNA中单个错配的碱基能够被错配修复系统或II型RNase H清除掉。错配的核糖核酸处于至少四个其他核糖核酸中间时，则需要I型RNase H来清除。

斯托利茨解释道，“我们兴奋地发现类似错配修复的DNA修复机制能被RNA/DNA错配激活，将能够移除嵌入到染色体DNA中的核糖核酸。”

研究人员通过利用寡核苷酸开展的基因矫正检测技术，证实当嵌入到DNA中的核糖核酸没有被清除时，它们将作为DNA合成的模板，在DNA中产生突变。如果让错配修复系统和RNase H修复这两种机制都丧失功能，核糖核酸导致的基因修饰数量在中增加47倍，而在大肠杆菌中则增加77000倍。

众所周知，错配修复系统缺陷让一个人容易患上某种类型的癌症。由于错配修复系统在单细胞到诸如人的多细胞有机体中是保守的，所以鉴于这篇研究新发现的错配修复系统靶向RNA/DNA错配碱基对的功能，错配修复系统可能比人们想象中的要重要得多