为了修复DNA损伤，植物需要好的承包商
现在科学家们已知的名为SOG1的主基因就像一个总承包商指导DNA损伤修复。它与植物细胞中各种遗传分承包商协调以建立有效的DNA损伤反应。但是，尚不清楚分承包商中有哪些特定基因，也不清楚SOG1如何与它们相互作用来监督DNA损伤反应。
现在，索尔克研究所的研究人员报导了哪些基因被开启或关闭，以及按照什么顺序，来协调保护和修复DNA损伤所需的细胞过程。该研究发表在Proceedings of the National Academy of Sciences杂志上，揭示控制复杂生物过程的遗传框架，对于理解植物特别是生物体如何应对DNA损伤以确保长期健康和协调具有广泛意义。
“正如结构受损的建筑物住起来不太安全，未被察觉或未被修复的DNA受损细胞也是危险的，”该文章的通讯作者、助理教授Julie Law说。“然而，在检测受损DNA后发生的事件以及时间安排和总体协调仍不清楚。是SOG1像个事无巨细的执行者，直接指派每个分包商的任务，还是有更多间接的作用？这篇论文使我们更接近地理解DNA损伤反应是如何随着时间而协调以维持基因组的稳定性的。”
为了更好地理解DNA损伤反应过程中基因调控动态，并确定SOG1在这一反应中的直接作用，Law和她的团队在拟南芥（一种通常用于遗传学研究的杂草）中进行了一系列实验。他们培育了两组拟南芥幼苗：一组是正常的；另一组包含SOG1基因突变，使其失去功能。
研究小组将这两组植物暴露在强电离辐射下，产生DNA双链断裂。然后，他们分析了在20分钟至24小时内6个时间点，照射植物与未辐照对照组进行基因表达变化的比较。他们发现，大约2400种基因的表达在那段时间内随着DNA的损伤而上升或下降，几乎所有的基因都依赖于SOG1的存在。然而，他们发现，只有大约200个——或者说大约8%——被SOG1直接激活，这揭示了复杂的基因调控网络的第一层，并且表明SOG1正在扮演更加间接的监督角色。
为了理解上述大约2400个基因正在做什么，Law的研究小组将他们的数据输入到一个名为DREM的软件程序中，让DREM识别24小时研究期间内有相似表达模式的基因。最终，科学家们鉴定出了11组在不同时间范围内起作用并在植物对DNA损伤的反应的不同方面起已知或预测作用的基因。
“对于涉及DNA损伤应答的特定基因网络和亚网络，以及它们的时间安排现在更加清楚了，这是令人兴奋的，这在以前从未做过，”Law说。
该研究除了提示通过保持基因组稳定性改善作物健康的策略外，同时这项工作为其它物种中DNA损伤保守反应的研究提供了线索，因为动物中具有类似SOG1总承包者身份的基因，有许多相似之处。比如p53基因，它是一种以抑制肿瘤而闻名的抑癌基因，有抗击DNA损伤预防癌症的作用。
接下来，该实验室计划基于其表达谱研究与DNA损伤反应相关的新因子的作用，并继续探索SOG1直接或间接控制的基因网络。
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