Nowatorski model trawienia jednoniciowego DNA przez kompleks DNA2-RPA

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Jednoniciowy DNA (ssDNA) często występuje jako produkt pośredni w szlakach metabolicznych DNA. Białko wiążące jednoniciowy DNA RPA nie tylko chroni integralność jednoniciowego DNA, ale także kieruje sygnałem czynnika w dół lub naprawą jednoniciowych produktów pośrednich DNA. Nie jest jednak jasne, w jaki sposób te enzymy/czynniki konkurują z RPA o ssDNA.

18 stycznia 2022 r. Qi Zhi z Peking University i Hengyao Niu z Indiana University wspólnie opublikowali artykuł badawczy zatytułowany „Deciphering the mechanism of processive ssDNA digestion by the Dna2-RPA ensemble” w Nature Communications. Badania opierają się na drożdżach Saccharomyces cerevisiae. W systemie modelowym badanie wykazało, że kluczowa nukleaza dla replikacji i naprawy DNA, Dna2, oddziałuje z RPA zarówno w układzie cis, jak i trans.

Aktywność cis sprawia, że ​​RPA jest jednostką procesową katalizowanego przez Dna2-rozszczepiania ssDNA, a RPA dostarcza swój związany ssDNA do DNA2. Z drugiej strony, w aktywności trans-działania pośredniczą kwaśne łysinki na Dna2, co pozwala mu działać z suboptymalnym RPA lub przezwyciężyć drugorzędową strukturę DNA. Tryb transaktywacji nie jest wymagany do przeżycia komórek, ale jest wymagany do skutecznej naprawy pęknięć dwuniciowych (DSB). Podsumowując, badanie to proponuje nowy model trawienia jednoniciowego DNA przez kompleks Dna2-RPA, który dodatkowo udoskonala biologiczną funkcję RPA.

Zaleta cistanche: poprawia odporność

Jednoniciowy DNA (ssDNA) jest powszechnym produktem pośrednim w replikacji i naprawie DNA. Podczas replikacji DNA, ssDNA jest krótko eksponowane jako matryca do syntezy opóźnionej nici i zawiera 5'-klapowe DNA, które musi zostać usunięte podczas dojrzewania opóźnionej nici. Usuwanie zmian chorobowych w naprawie niedopasowań, naprawie przez wycinanie nukleotydów i naprawie przez wycinanie zasad dalekiego zasięgu daje również jednoniciowe produkty pośrednie DNA, które wymagają naprawy polegającej na wypełnianiu luk. Podczas rekombinacji homologicznej (HR), jądrowe rozszczepienie pęknięć dwuniciowych (DSB) generuje 3'-ssDNA, umożliwiając katalizowane przez RAD51- poszukiwanie homologii i wymianę nici.

U eukariontów białko replikacji A (RPA) z łatwością zajmuje ssDNA, chroni je przed atakiem nukleolitycznym i kieruje enzymami zaangażowanymi w naprawę uszkodzeń. Pokryty RPA ssDNA oznacza również miejsca uszkodzenia DNA i uruchamia zależną od ATR/Mec1-replikację DNA oraz punkty kontrolne uszkodzeń DNA. Dlatego też nieusunięcie jednoniciowego DNA pokrytego RPA, takiego jak DNA z klapką 5', utworzonego podczas późniejszego dojrzewania nici, może skutkować wydłużeniem cyklu komórkowego i śmiercią komórki. Usunięcie półproduktów ssDNA pokrytych RPA można osiągnąć przez generowanie dupleksu katalizowanego przez polimerazę DNA lub przez zastąpienie dalszymi czynnikami naprawczymi, takimi jak rekombinaza RAD51. Ponadto, konserwowana ewolucyjnie endonukleaza DNA2 zapewnia unikalny sposób usuwania ssDNA pokrytego RPA z otwartego końca 5'.

Podczas kolejnej syntezy nici, Dna2 usuwa pokryte RPA długie 5'-klapowe DNA i umożliwia nukleazie Fen1 dalsze ukończenie dojrzewania kolejnych nici. Ta funkcja DNA2 ma kluczowe znaczenie dla przeżycia drożdży. Jednak śmiertelność mutantów Dna2 można uratować przez inaktywację punktu kontrolnego replikacji DNA lub Pif1, helikazy DNA 5' do 3' odpowiedzialnej za tworzenie długich klap 5' podczas późniejszej syntezy nici DNA. Oprócz replikacji DNA, Dna2 odgrywa również kluczową rolę w naprawie DSB poprzez trawienie 5'-klapowego DNA opłaszczonego RPA, rozwijanego przez helikazę SGS1, aby pomóc zakończyć obróbkę DSB. Para SGS1-Dna2 katalizuje długodystansowe wycięcie DSB jako alternatywa dla nukleazy Exo1 pod działaniem Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX) i Sae29.

Cistanche tubulosado naprawy DNA

Badanie to łączy podejścia biochemiczne, jednocząsteczkowe i genetyczne, aby dostarczyć dowodów na to, że RPA nie działa biernie, ale zamiast tego działa jako aktywna jednostka nukleazy Dna2 za pomocą mechanizmu bramkowania. W tych ramach RPA umożliwia uwolnienie związanego ssDNA do Dna2 w trójskładnikowym kompleksie utworzonym przez Dna2, RPA i 5'-ssDNA.

Badanie ujawniło również element działający w pozycji trans wspierany przez bimodalny interfejs między Dna2 i RPA, co pozwala Dna2 w zespole Dna2-RPA-ssDNA na interakcję z innymi cząsteczkami RPA, a gdy RPA staje się ograniczone lub napotykane. jego pełna aktywność aż do drugorzędowej struktury DNA. Ponadto badanie wykazało funkcjonalny mutant dysocjacyjny DNA2-dna2-AC, który inaktywuje element trans-działający i w pełni wspiera aktywność komórkową, ale powoduje poważny defekt naprawy DSB, prawdopodobnie z powodu do nierozmontowania krytycznego produktu środkowego rekombinacji.

Podsumowując, badanie to proponuje nowy model trawienia jednoniciowego DNA przez kompleks DNA2-RPA, który dodatkowo udoskonala biologiczną funkcję RPA.

Informacje referencyjne: https://www.nature.com/articles/s41467-021-27940-y

Suplementy Cistanche:poprawić odporność

Uwaga: Tradycyjne chińskie zioło lecznicze cistanche (znane również jako „smocze zioło” i „pustynny żeń-szeń”) rośnie tylko na suchych i ciepłych pustyniach. Jako jedno z dziewięciu nieśmiertelnych ziół, Cistanche (cistanche tubulosa/cistanche deserticola/desertliving cistanche/cistanche salsa) zawiera bogate i skuteczne składniki, takie jak echinakozyd, akteozyd, glikozydy fenyloetanowe, flawonoidy, polisacharydy itp. odżywczy materiał ziołowy i pokarmowy dla odporności ludzi, narządów wewnętrznych, komórek mózgowych i neuronów itp. Współczesne badania farmakologiczne potwierdziły następujące działanie cistanche (korzyści z cistanche): poprawa odporności; poprawić funkcje seksualne i czynność nerek; przeciw zmęczeniu; przeciw starzeniu; poprawić pamięć; przeciw chorobie Parkinsona; przeciw chorobie Alzheimera; antyoksydacja; łatwość zaparcia; przeciwzapalny; promować wzrost kości, wybielanie skóry; chronić wątrobę; itp.

Korzyści z ekstraktu z cistanche: poprawa odporności