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具有双重作用的蛋白质:修复和突变

导读使用一种特殊的蛋白质,所有细菌都能够迅速有效地修复紫外线对其DNA的损害。但是,这种突变频率下降(Mfd)蛋白起着另一个作用,并引起突变。

使用一种特殊的蛋白质,所有细菌都能够迅速有效地修复紫外线对其DNA的损害。但是,这种突变频率下降(Mfd)蛋白起着另一个作用,并引起突变。一个由CNRS,ENS-PSL的科学家组成并由Inserm支持的研究小组1证明并描述了这种现象。对突变的更好理解为对抗抗生素和抗癌疗法的抗争开辟了前景。这项研究于2021年4月5日发表在PNAS上。

DNA可以经历许多降解,包括UV降解。正如在一个滑坡铁路轨道将防止火车从通过,由紫外线所产生的损伤是一个障碍RNA聚合酶,蛋白沿DNA的长度行进读取其说明。RNA聚合酶在任何时候都被阻止,可以防止损坏得到修复。为了恢复“轨迹”,细菌拥有清除被阻断的RNA聚合酶的Mfd蛋白,然后募集其他蛋白来帮助进行修复,从而避免了突变。

来自法国生物学研究所(CNRS / ENS-PSL / INSERM)的生物学家刚刚解决了该蛋白以前鲜为人知的作用背后的谜团。它参与了DNA区域的形成,其中突变更容易出现。

涉及Mfd蛋白的细胞机制通常会修复DNA,但是当细菌面对某些压力(例如存在抗生素)时,它会采取另一种途径:Mfd在滚动通过DNA时会紧握一种活性RNA聚合酶,而不是清除被阻断的RNA聚合酶。一旦结合在一起,这两种蛋白质就会迅速大规模地展开双DNA螺旋,迫使其打开。两条DNA链的开放为形成有助于突变的特定区域创造了良好的环境:R环。

R环仍然是人们不太了解的结构,但它们是许多突变的根源:科学家表明,细菌中近一半的突变是由于这些结构引起的。由于抗生素抗性是由突变产生的,因此这项工作证明了Mfd和R环之间的联系,为对抗抗生素抗性开辟了新的视野。

该研究小组还指出,Mfd在生活的各个分支中都具有同等作用,而且这种突变机制可能普遍存在。例如,在人类中,与Mfd同源的蛋白质参与加速衰老和肿瘤对化学疗法的抵抗力的演变。科学家认为,类似于R环形成的机制可能发生在癌细胞中,引入的突变可以使它们对治疗产生抵抗力。

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