Nový model pro trávení jednovláknové DNA komplexem DNA2-RPA

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

Jednovláknová DNA (ssDNA) se často vyskytuje jako meziprodukt v metabolických drahách DNA. Jednořetězcový protein vázající DNA RPA nejen chrání integritu jednořetězcové DNA, ale také řídí signalizaci downstream faktoru nebo opravu meziproduktů jednořetězcové DNA. Není však jasné, jak tyto enzymy/faktory soutěží s RPA o ssDNA.

18. ledna 2022 Qi Zhi z Pekingské univerzity a Hengyao Niu z Indiana University společně publikovali výzkumnou práci s názvem „Dešifrování mechanismu procesního trávení ssDNA souborem Dna2-RPA“ v Nature Communications. Výzkum je založen na kvasinkách Saccharomyces cerevisiae. V modelovém systému studie zjistila, že klíčová nukleáza pro replikaci a opravu DNA, Dna2, interaguje s RPA v cis i trans.

Díky cis aktivitě je RPA procesní jednotkou Dna2-katalyzovaného štěpení ssDNA a RPA dodává svou vázanou ssDNA do Dna2. Na druhé straně trans-působící aktivita je zprostředkována kyselými plaky na Dna2, což jí umožňuje působit se suboptimálním RPA nebo překonat sekundární strukturu DNA. Transaktivační režim není nutný pro přežití buněk, ale je nutný pro účinnou opravu dvouřetězcového zlomu (DSB). Na závěr tato studie navrhuje nový model štěpení jednovláknové DNA komplexem Dna2-RPA, který dále zpřesňuje biologickou funkci RPA.

Výhoda cistanche: zlepšuje imunitu

Jednovláknová DNA (ssDNA) je běžný meziprodukt při replikaci a opravě DNA. Během replikace DNA je ssDNA krátce exponována jako templát pro syntézu zaostávajícího vlákna a obsahuje 5'-flap DNA, která musí být odstraněna během zrání zaostávajícího vlákna. Odstranění lézí při opravě chybného párování, opravě excize nukleotidů a opravě excize báze s dlouhým dosahem také produkuje meziprodukty jednořetězcové DNA, které vyžadují opravu vyplňující mezeru. Během homologní rekombinace (HR), jaderné štěpení dvouřetězcových zlomů (DSB) generuje 3'-ssDNA, což umožňuje RAD51-katalyzované hledání homologie a výměnu řetězce.

U eukaryot replikační protein A (RPA) snadno obsazuje ssDNA, chrání ji před nukleolytickým útokem a řídí enzymy podílející se na opravě poškození. SsDNA potažená RPA také označuje místa poškození DNA a spouští ATR/Mec1-závislou replikaci DNA a kontrolní body poškození DNA. Selhání při odstranění jednořetězcové DNA potažené RPA, jako je 5'-flap DNA vytvořená během následného zrání řetězce, může mít za následek prodloužení buněčného cyklu a buněčnou smrt. Odstranění meziproduktů ssDNA potažených RPA může být provedeno vytvořením duplexu katalyzovaného DNA polymerázou nebo nahrazením downstream opravnými faktory, jako je RAD51 rekombináza. Kromě toho evolučně konzervovaná endonukleáza DNA2 poskytuje jedinečnou metodu pro odstranění ssDNA potažené RPA z otevřeného 5' konce.

Během následné syntézy vlákna Dna2 odstraňuje RPA-potaženou dlouhou 5'-flap DNA a umožňuje Fen1 nukleáze dále dokončit následné zrání vlákna. Tato funkce Dna2 je kritická pro přežití kvasinek. Avšak letalita mutantů Dna2 může být zachráněna inaktivací kontrolního bodu replikace DNA nebo Pif1, 5' až 3' DNA helikázy zodpovědné za tvorbu dlouhých 5'-chlopní během následné syntézy řetězce DNA. Kromě replikace DNA hraje Dna2 také klíčovou roli při opravě DSB štěpením 5'-flap DNA potažené RPA, odvinuté helikázou SGS1, aby pomohla ukončit zpracování DSB. Pár SGS1-Dna2 katalyzuje excizi DSB na dlouhé vzdálenosti jako alternativu k nukleáze Exo1 působením Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX) a Sae29.

cistanche tubulosa

Cistanche tubulosapro opravu DNA

Tato studie kombinuje biochemické, jednomolekulární a genetické přístupy, aby poskytla důkaz, že RPA nepůsobí pasivně, ale funguje jako aktivní jednotka nukleázy Dna2 pomocí hradlového mechanismu. V tomto rámci RPA umožňuje uvolnění své navázané ssDNA na Dna2 v ternárním komplexu tvořeném Dna2, RPA a 5'-ssDNA.

Studie také odhalila trans-působící prvek podporovaný bimodálním rozhraním mezi Dna2 a RPA, což umožňuje Dna2 v souboru Dna2-RPA-ssDNA interagovat s jinými molekulami RPA, a když se RPA omezí nebo na něj narazíte, zachová si svou plnou aktivitu až do sekundární struktury DNA. Kromě toho studie uvádí funkční disociační mutant DNA2-dna2-AC, který inaktivuje trans-působící prvek a plně podporuje buněčnou aktivitu, ale má za následek velký defekt v opravě DSB, pravděpodobně způsobený k selhání při rozebrání kritického středního produktu rekombinace.

Na závěr tato studie navrhuje nový model štěpení jednovláknové DNA komplexem Dna2-RPA, který dále zpřesňuje biologickou funkci RPA.

Referenční informace: https://www.nature.com/articles/s41467-021-27940-y

Doplňky Cistanche:zlepšit imunitu

Poznámka: Tradiční čínská léčivá bylina cistanche (také známá jako „dračí bylina“ a „pouštní ženšen“) roste pouze ve vyprahlých a teplých pouštích. Jako jedna z devíti nesmrtelných bylin obsahuje Cistanche (cistanche tubulosa/cistanche deserticola/pouštně žijící cistanche/cistanche salsa) bohaté účinné složky, jako je echinakosid, akteosid, celkové fenylethanoidní glykosidy, flavonoidy, polysacharidy atd. tyto vzácné účinné složky tvoří cistanche výživná bylina a potravinový materiál pro imunitu člověka, vnitřní orgány, mozkové buňky a neurony atd. Moderní farmakologické studie potvrdily následující účinky cistanche (výhody cistanche): zlepšení imunity; zlepšit sexuální funkci a funkci ledvin; proti únavě; proti stárnutí; zlepšit paměť; antiparkinsonská nemoc; anti-Alzheimerova choroba; antioxidace; snadnost-zácpa; protizánětlivé; podporovat růst kostí, bělení kůže; chránit játra; atd.