要修复 DNA 损伤，植物需要优秀的承包商

要修复 DNA 损伤，植物需要优秀的承包商

拉霍亚—当建筑物受损时，总承包商通常会监督框架工、电工、水管工和抹灰工等分包商，以确保维修工作按正确的顺序及时完成。.

同样，当DNA受损时，一个分子总承包商会监督一个基因分包商网络，以确保完成保护和修复基因组所必需的各种细胞任务，并确保这些任务的正确执行和及时完成。.

科学家们早就知道，一种名为SOG1的主基因就像维修的总承包商，与植物细胞的各种基因分包商协调，以进行有效的DNA损伤反应。但尚不清楚具体哪些基因是分包商，以及SOG1如何与它们互动以监督DNA损伤反应。.

现在，萨尔克研究所的研究人员报告了哪些基因会开启或关闭，以及它们的顺序，以协调细胞在DNA损伤后保护和修复基因组所需的过程。这项研究发表在《期刊》上 美国国家科学院院刊 2018年10月10日当周的《自然》杂志揭示了控制复杂生物过程的遗传机制，该机制对于理解植物乃至所有生物体如何应对DNA损伤以确保长期健康和活力具有广泛意义。.

“就像有结构损伤的建筑物可能不安全一样，细胞中未被发现或未经修复的 DNA 损伤也可能很危险，”助理教授说 朱莉·劳, 。 该论文的通讯作者说。“然而，DNA损伤检测后发生的事件的时间和整体协调仍然知之甚少。SOG1是像个微观管理者一样，直接指派每个分包商完成任务，还是扮演一种更不干涉的角色？本论文使我们离理解DNA损伤的反应如何随着时间的推移进行协调以维持基因组稳定性更近了一步。”

为了更好地理解DNA损伤反应过程中基因调控的动态变化，并确定SOG1在该反应中的直接作用，Law及其团队进行了一系列实验，其中 拟南芥, 一种常用于遗传学研究的杂草。他们种植了两组 拟南芥 幼苗：一组是正常的；另一组含有 SOG1 基因的突变版本，使其无法正常工作。.

该团队将两组植物暴露于强电离辐射中，以产生 DNA 双链断裂。然后，他们分析了在 20 分钟到 24 小时这 6 个时间点与未经照射的对照组相比的基因表达变化。他们发现，在此期间，大约 2,400 个基因的表达因 DNA 损伤而上调或下调，其中几乎所有都依赖于 SOG1 的存在。然而，他们发现只有约 200 个基因——或约 8%——直接被 SOG1 激活，这揭示了一个复杂基因调控网络的第一个层面，并表明 SOG1 起着更’不干涉“的监管作用。.

为了了解这约2400个基因的作用，Law的团队将他们的数据输入一个名为DREM的软件程序，该程序可以识别在研究的整个24小时周期内具有相似表达模式的基因。这使得他们能够识别出11个基因组，这些基因组在不同的时间尺度上起作用，并在植物响应DNA损伤的不同方面发挥已知的或预测的作用。.

“令人兴奋的是，我们能更清晰地了解参与 DNA 损伤反应的特定基因网络和子网络，以及它们的发生时间，而这些在此之前从未被研究过，”劳说。.

除了为通过维持基因组稳定性来改善作物健康提供策略性信息外，这项工作还可能为其他生物体中 DNA 损伤反应的保守方面提供启示，因为 SOG1 与动物中具有相似“总包商”功能的基因 p53 基因有许多相似之处，p53 是一种以其在对抗 DNA 损伤以预防癌症方面的作用而闻名的肿瘤抑制基因。.

接下来，该实验室计划根据新的DNA损伤反应相关因子的表达谱，研究它们的作用，并继续探索受SOG1直接或间接控制的基因网络。.

论文的联合作者还包括索尔克研究所的Clara Bourbousse和Neeraja Vegesna。.

这项工作得到了丽塔·艾伦基金会、赫斯特基金会、凯瑟琳娜基金会奖学金、杰西和凯莉·菲利普斯基金会、格伦医学研究所基金会、查普曼基金会以及海姆斯利慈善信托基金的资助。.