在一项新的研究中，来自美国南加州大学的研究人员发现细胞具有它自己的护理团队和急救室来协助修复受损DNA。相关研究结果于2018年6月20日在向Nature期刊上，论文标题为“Nuclear F-actin and myosins drive relocalization of heterochromatic breaks”。

图片来自Yekaterina Kadyshevskaya, USC。

论文通信作者、南加州大学多尼斯夫文学、艺术与科学学院生物科学助理教授Irene Chiolo说，鉴于科学家们正在深入探究利用CRISPR-Cas9基因组编辑治疗疾病或加快对人类、植物、动物和其他有机体的认识的潜力，这一研究结果是非常及时的。

在科学家彻底研究DNA损伤和修复对衰老和疾病（如癌症）的意义和影响之前，基因组编辑就已经到来。Chiolo团队的这项研究更多地揭示了关于DNA损伤和修复的这些过程。

就这项研究而言，Chiolo和她的团队利用荧光标志物追踪当果蝇细胞和小鼠细胞中的DNA遭受损伤时会发生什么。他们观察细胞如何启动应急反应来修复异染色质（一种紧密堆积的DNA）中发生断裂的DNA链。

Chiolo说，“异染色质也被称为‘基因组中的暗物质’，这是因为人们对它知之甚少。但是异染色质中的DNA损伤可能是癌症形成的主要驱动力。”

不要称它为垃圾DNA

大约20年来，DNA重复序列已有了一个不好的绰号：“垃圾DNA”。解码基因组的科学家们称它们为垃圾DNA是因为他们起初专注于理解单个基因的功能。

从那以后，已有研究证实了DNA重复序列实际上对许多细胞核活动是必不可少的，但是它们的缺陷性修复也与衰老和疾病有关。

Chiolo说，“异染色质主要由DNA重复序列组成。较低的基因含量是这些重复序列很少被描述的部分原因。”

事实上，破坏异染色质修复的突变导致大量的染色体重排，从而影响整个基因组。

肌球蛋白沿着核肌动蛋白丝行走

这些研究人员发现在DNA链发生断裂后，细胞会促进一系列线状物---核肌动蛋白丝（nuclear actin filament）---组装并创建临时的高速公路通往细胞核的边缘。随后是护理团队---被称作肌球蛋白的蛋白---就过来了。

“肌球蛋白是作为一种步行分子进行运送的，这是因为它们有两条腿。一条腿附着到核肌动蛋白丝上，另一条腿移动，就像一台分子机器那样，沿着核肌动蛋白丝行走。”

肌球蛋白拉着受损的DNA，沿着核肌动蛋白丝行走，然后到达急诊室---位于细胞核边缘处的核孔。

Chiolo说，“基于我们之前的研究，我们已知道存在急症室---核孔，在那里，细胞修复它的发生破裂的DNA链。如今，我们发现受损的DNA是如何到达那里的。在这项研究中，我们认为发生的事情就是DNA损伤触发一种防御机制，这种预防机制快速地创建高速公路---肌动蛋白丝，同时启动救护车---肌球蛋白。”

这些研究人员计划进一步研究异染色质中的DNA修复。

原始出处：

Christopher P. Caridi, Carla D’Agostino, Taehyun Ryu et al.Nuclear F-actin and myosins drive relocalization of heterochromatic breaks.Nature, Published online:20 June 2018, doi:10.1038/s41586-018-0242-8