中科院Cell Res揭示DNA修复新机制
来自中科院北京基因组研究所、清华大学的研究人员证实，Ago2通过同源重组促进了Rad51招募以及DNA双链断裂修复。这一研究发现发表在3月25日的《细胞研究》(Cell Research)杂志上。
中科院北京基因组研究所的杨运桂 (Yun-Gui Yang)研究员和清华大学的戚益军(Yijun Qi)教授是这篇论文的共同通讯作者。前者的主要研究方向为基因组结构域稳定性机制。后者的研究兴趣为以拟南芥、水稻和衣藻为模式生物，研究RNAi的作用机理和功能。
DNA作为细胞生命活动最重要的遗传物质，保持其分子结构的完整性和稳定性对于细胞的存活和正常生理功能的发挥具有重要意义。包括电离辐射、化疗药物及细胞代谢产物在内的多种外源和内源性因素都能引起不同形式的DNA损伤，其中DNA双链断裂(DSBs)是一种最严重的DNA损伤形式。DNA双链断裂可以导致突变、基因组不稳定性和细胞死亡，因此DNA双链断裂的修复对保持基因组的完整性和细胞的存活至关重要。
DSBs主要是通过非同源末端接合(NHEJ)或同源重组(HR)两种方式进行修复。尽管NHEJ有效，但由于其不依赖于同源序列，直接将断裂的 DNA末端进行连接，故易产生错误。同源重组可以实现忠实修复，但其需要姐妹染色单体，因此局限于S和G2期。同源重组修复一开始借助MRN复合物、 CtIP和EXO1切除DSB末端生成单链DNA(ssDNA)，随后DNA单链结合蛋白复合物RPA覆盖在ssDNA上。之后再由Rad51替代RPA 形成核蛋白丝促进链侵入，启动同源重组过程。
Small RNAs (sRNAs)是一类在真核生物中广泛存在的小分子物质，影响着生物学的各个方面。这些由Dicer酶加工而成的小的双链RNA可与Argonaute (Ago)蛋白家族结合。在以往的研究中杨运桂和戚益军的课题组证实，在拟南芥和人类中DSB位点附近的一些序列可生成一类sRNAs。这些DSB诱导 sRNAs(diRNAs)与Ago蛋白结合，是DSB修复的必要条件。但目前对于它们的作用机制仍不是很清楚。
在这篇文章中研究人员报告称，发现diRNAs在DSB修复中起作用仅限于同源重组修复，并且其尤其依赖哺乳动物细胞中的效应蛋白Ago2。有意思的是，研究人员证实Ago2与Rad51形成了一种复合体，并且用电离辐射处理细胞可增强这种互作。他们证实Rad51在DSB位点累积，并且同源重组修复依赖于Ago2的催化活性和小RNA结合能力。但耗尽Ago2或Dicer不会影响DSB末端切除以及RPA和Mre11结合，表明Ago2极有可能发挥作用直接介导了Rad51在DSBs位点累积。
这些研究结果表明，在diRNAs引导下Ago2可以促进Rad51招募并累积于DSBs位点，推动了同源重组介导的修复。
