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新发现新认识基因组复制过程中的不稳定 [复制链接]

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撰文

十一月

动物中二倍体和稳定的核型与其健康和寿命息息相关。全基因组复制过程中染色体数量加倍,这一过程与基因组不稳定性的相关,因而常常出现在癌症细胞中。但是全基因组复制是如何促进染色体不稳定的还不得而知。

年3月30日,法国巴黎中心体生物学和遗传不稳定性实验室RenataBasto研究组与SimonGemble(第一作者)合作在Nature上发表了文章GeneticinstabilityfromasingleSphaseafterwhole-genomeduplication,发现在基因组复制的第一个S期,人类基因组会经历高频率的DNA损伤,这一缺陷是由于G1/S期过渡期间蛋白质短缺从而削弱了DNA复制过程中的保真度,这一发现为基因组复制过程导致的遗传不稳定性的机制提供了新的思考。

为了对全基因组复制前后进行研究,首先作者们希望确定引发基因组复制的方法。目前大概有几种方式来稳定产生四倍体细胞:有丝分裂滑移(Mitoticslippage)、胞质分裂失败或内源性复制诱导四倍体。作者们发现这几种方法都能够用来获得二倍体和四倍体的混合体系,从而可以利用二倍体作为内在的对照。通过DNA损伤早期标记γH2AX的染色,作者们发现相较于二倍体细胞,基因组复制后的细胞中DNA损伤的水平更高(图1)。除了γH2AX,作者们还发现基因组复制后,DNA双链断裂修复因子的点状信号数量也显著增加,表明DNA链在在复制过程中显著提高。作者们的结果表明,基因组复制后,从二倍体状态到四倍体状态转变的第一个细胞周期DNA损伤的水平变高。通过细胞周期监控系统FUCCI作者们确认,在G1期γH2AX的点状信号数量较少,而在细胞进入S期后在γH2AX的信号大幅度增加。

图1基因组复制过程中DNA损伤水平增加

通过评估DNA损伤信号以及对DNA修复信号通路的标记,作者们发现在四倍体细胞中同源重组因子RAD51信号显著增加的。作者们想知道这一损伤过程是否依赖于DNA复制,为了检验这一可能性,作者们在保持典型S期细胞核生化活性的同时抑制DNA复制,发现DNA损伤会显著降低。另外通过PCNA这一S期早期以及晚期的精细标记物作者们对DNA复制过程进行刻画以及通过DNA

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