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華南師范大學(xué)陽成偉/賴建彬團隊在植物DNA損傷修復(fù)調(diào)控領(lǐng)域取得重要進展

華南師范大學(xué)網(wǎng)站2022年7月4日

07月01日，我校生命科學(xué)學(xué)院陽成偉/賴建彬教授團隊在國際植物學(xué)重要期刊The Plant Cell（植物細胞）在線發(fā)表了題為“A diRNA–protein scaffold module mediates SMC5/6 recruitment in plant DNA repair”的研究論文。該論文揭示了DNA損傷誘發(fā)產(chǎn)生的diRNA介導(dǎo)SMC5/6染色體結(jié)構(gòu)維持復(fù)合物在DNA斷裂位點富集的分子機制。

細胞中的DNA經(jīng)常受到外界或體內(nèi)因素的影響而發(fā)生損傷，而DNA雙鏈斷裂破壞了DNA在染色體上的物理連續(xù)性，影響了正常的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄過程，對細胞產(chǎn)生嚴重危害，進而導(dǎo)致發(fā)育異常和癌癥等問題。SMC5/6染色體結(jié)構(gòu)維持復(fù)合物在真核生物DNA雙鏈斷裂修復(fù)過程中具有重要功能，但是關(guān)于其識別并定位于DNA斷裂位點的分子機制還有待研究。在前期的研究中，陽成偉/賴建彬教授團隊以植物細胞作為研究對象，首次發(fā)現(xiàn)DNA發(fā)生損傷過程中，SMC5/6復(fù)合物在染色質(zhì)重塑因子SWI3B的幫助下脫離其原來所定位的染色質(zhì)區(qū)域（Jiang et al., PNAS, 2019），進而與轉(zhuǎn)錄共激活因子ADA2b互作以定位于DNA雙鏈斷裂位點（Lai et al., Plant Physiology, 2018）。然而，決定SMC5/6復(fù)合物在DNA雙鏈斷裂位點富集的最上游信號分子仍不清楚。

在前期研究的基礎(chǔ)上，此次發(fā)表的工作以模式植物擬南芥作為研究對象，發(fā)現(xiàn)SMC5/6復(fù)合物在DNA雙鏈斷裂位點的富集依賴于IDN2-CDC5-ADA2b蛋白支架復(fù)合物，而該支架復(fù)合物的精確定位取決于DNA損傷位點附近區(qū)域所誘發(fā)產(chǎn)生的小分子RNA（diRNA）。前期結(jié)果表明染色體結(jié)構(gòu)維持復(fù)合物亞基SMC5與轉(zhuǎn)錄共激活因子ADA2b相互作用。此次研究通過生物化學(xué)、細胞生物學(xué)和遺傳學(xué)等手段證明ADA2b與小RNA加工相關(guān)因子CDC5相互結(jié)合，CDC5進而與RNA結(jié)合蛋白IDN2互作，從而形成一個蛋白支架復(fù)合物；而進一步的研究結(jié)果表明IDN2在斷裂位點的富集依賴于其RNA結(jié)合活性和AGO2。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合前人已發(fā)表的結(jié)果，該研究提出一個模型：當(dāng)DNA損傷發(fā)生時，斷裂位點附近產(chǎn)生的diRNA通過與該染色質(zhì)區(qū)域的新生RNA互補配對而介導(dǎo)AGO2-diRNA的定位，進而招募RNA結(jié)合蛋白IDN2，從而在損傷位點形成IDN2-CDC5-ADA2b支架復(fù)合物，最終介導(dǎo)SMC5/6在該區(qū)域的富集而促進DNA雙鏈斷裂的修復(fù)。

該研究在真核細胞中首次揭示了DNA損傷誘導(dǎo)的小分子RNA對SMC5/6染色體結(jié)構(gòu)維持復(fù)合物定位的調(diào)控作用。由于此次所鑒定的支架復(fù)合物上的大部分蛋白保守存在于真核生物中，因而該研究不僅有利于增進我們對植物DNA損傷修復(fù)調(diào)控機制的理解，也可以為包括人類在內(nèi)的其他物種中的相關(guān)研究提供新的思路。

《The Plant Cell》是國際植物學(xué)領(lǐng)域的重要期刊（IF = 12.085）。華南師范大學(xué)是該論文的唯一單位，生命科學(xué)學(xué)院青年英才（博士后）江潔明為該論文的第一作者，陽成偉教授與賴建彬教授為該論文的通訊作者。該研究受到國家自然科學(xué)基金和長江學(xué)者獎勵計劃等資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plcell/koac191