แบบจำลองใหม่สำหรับการย่อย DNA สายเดี่ยวโดย Dna2-RPA Complex

ติดต่อ: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 อีเมล:audrey.hu@wecistanche.com

DNA สายเดี่ยว (ssDNA) มักเกิดขึ้นเป็นตัวกลางในวิถีเมแทบอลิซึมของ DNA RPA โปรตีนที่จับกับ DNA สายเดี่ยวไม่เพียงแต่ปกป้องความสมบูรณ์ของ DNA สายเดี่ยว แต่ยังชี้นำการส่งสัญญาณปัจจัยปลายทางหรือการซ่อมแซมตัวกลาง DNA สายเดี่ยว อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่าเอนไซม์/ปัจจัยเหล่านี้แข่งขันกับ RPA สำหรับ ssDNA ได้อย่างไร

เมื่อวันที่ 18 มกราคม พ.ศ. 2565 Qi Zhi จากมหาวิทยาลัยปักกิ่งและ Hengyao Niu จากมหาวิทยาลัยอินเดียนาร่วมกันตีพิมพ์บทความวิจัยเรื่อง "การถอดรหัสกลไกการย่อย ssDNA แบบโปรเซสโดย Dna2-RPA ensemble" ใน Nature Communications การวิจัยนี้ใช้ยีสต์ Saccharomyces cerevisiae ในระบบแบบจำลอง การศึกษาพบว่านิวคลีเอสหลักสำหรับการจำลองและซ่อมแซมดีเอ็นเอ Dna2 มีปฏิสัมพันธ์กับ RPA ทั้งในซิสและทรานส์

cis-activity ทำให้ RPA เป็นหน่วยกระบวนการของ Dna2-ที่เร่งปฏิกิริยาการแยกตัวของ ssDNA และ RPA จะส่ง ssDNA ที่ถูกผูกไว้กับ Dna2 ในทางกลับกัน กิจกรรมทรานส์แอคชันนั้นอาศัยคราบจุลินทรีย์ที่เป็นกรดบน DNA2 ซึ่งช่วยให้มันทำหน้าที่ด้วย RPA ที่ต่ำกว่าปกติ หรือเพื่อเอาชนะโครงสร้างทุติยภูมิของ DNA โหมดทรานส์แอคติเวชั่นไม่จำเป็นสำหรับการอยู่รอดของเซลล์ แต่จำเป็นสำหรับการซ่อมแซมการแตกสองเส้น (DSB) อย่างมีประสิทธิภาพ โดยสรุป การศึกษานี้เสนอรูปแบบใหม่สำหรับการย่อย DNA สายเดี่ยวโดย Dna2-RPA complex ซึ่งปรับแต่งการทำงานทางชีวภาพของ RPA เพิ่มเติม

ประโยชน์ของ cistanche: ช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกัน

DNA สายเดี่ยว (ssDNA) เป็นตัวกลางในการจำลองและซ่อมแซม DNA ในระหว่างการจำลองแบบของ DNA ssDNA จะถูกเปิดเผยโดยสังเขปเป็นเทมเพลตสำหรับการสังเคราะห์เส้นใยที่ปกคลุมด้วยวัตถุฉนวนและมี DNA แบบพนังขนาด 5'-flap ซึ่งจะต้องถูกกำจัดออกในระหว่างการเจริญเติบโตของเส้นใยที่ปกคลุมด้วยวัตถุฉนวน การกำจัดรอยโรคในการซ่อมแซมที่ไม่ตรงกัน การซ่อมแซมการตัดออกนิวคลีโอไทด์ และการซ่อมแซมการตัดตอนเบสระยะไกลยังผลิตตัวกลาง DNA แบบเส้นเดียวที่ต้องการการซ่อมแซมการอุดช่องว่าง ในระหว่างการรวมตัวกันใหม่ (HR) ความแตกแยกทางนิวเคลียร์ของการแยกเกลียวคู่ (DSBs) จะสร้าง DNA 3'-ssDNA ทำให้ RAD51-เร่งปฏิกิริยาการค้นหาความคล้ายคลึงกันและการแลกเปลี่ยนเกลียว

ในยูคาริโอต โปรตีนการจำลองแบบ A (RPA) จะครอบครอง ssDNA ทันที ปกป้องมันจากการโจมตีของนิวคลีโอไลต์ และควบคุมเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการซ่อมแซมความเสียหาย ssDNA ที่เคลือบด้วย RPA ยังทำเครื่องหมายตำแหน่งความเสียหายของ DNA และกระตุ้นการจำลอง DNA ที่ขึ้นกับ ATR/Mec1-และจุดตรวจสอบความเสียหายของ DNA ดังนั้น ความล้มเหลวในการกำจัด DNA สายเดี่ยวที่เคลือบ RPA เช่น DNA flap 5' ที่เกิดขึ้นระหว่างการเจริญเต็มที่ของสายที่ตามมา อาจส่งผลให้เกิดการยืดอายุเซลล์และการตายของเซลล์ การกำจัดสารตัวกลาง ssDNA ที่เคลือบ RPA สามารถทำได้โดยการสร้างดูเพล็กซ์ที่เร่งปฏิกิริยาด้วย DNA polymerase หรือโดยการแทนที่ด้วยปัจจัยการซ่อมแซมปลายน้ำ เช่น RAD51 recombinase นอกจากนี้ เอ็นโดนิวคลีเอส DNA2 ที่อนุรักษ์วิวัฒนาการยังให้วิธีการเฉพาะในการกำจัด ssDNA ที่เคลือบ RPA ออกจากปลายเปิด 5'

ในระหว่างการสังเคราะห์เส้นใยที่ตามมา Dna2 จะขจัด DNA แบบแผ่นพับยาว 5' ที่เคลือบด้วย RPA และยอมให้ Fen1 นิวคลีเอสทำให้การเจริญเต็มที่ของสายที่ตามมานั้นสมบูรณ์ยิ่งขึ้น หน้าที่ของ DNA2 นี้มีความสำคัญต่อการอยู่รอดของยีสต์ อย่างไรก็ตาม การตายของการกลายพันธุ์ของ Dna2 สามารถช่วยชีวิตได้โดยการปิดใช้งานจุดตรวจการจำลองดีเอ็นเอหรือ Pif1 ซึ่งเป็นดีเอ็นเอเฮลิเคสขนาด 5' ถึง 3' ที่รับผิดชอบการก่อตัวของปีกนกขนาด 5'-flaps ยาวในระหว่างการสังเคราะห์ดีเอ็นเอของสายที่ตามมา นอกจากการจำลองดีเอ็นเอแล้ว Dna2 ยังมีบทบาทสำคัญในการซ่อมแซม DSB โดยการย่อย DNA ที่หุ้มด้วย RPA ขนาด 5'-flap โดยคลายเกลียวโดย SGS1 helicase เพื่อช่วยยุติการประมวลผล DSB คู่ SGS1-Dna2 กระตุ้นการตัดตอนระยะไกลของ DSB เป็นทางเลือกแทนนิวคลีเอส Exo1 ภายใต้การกระทำของ Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX) และ Sae29

Cistanche tubulosaเพื่อซ่อมแซมดีเอ็นเอ

การศึกษานี้ผสมผสานวิธีการทางชีวเคมี โมเลกุลเดี่ยว และพันธุกรรมเพื่อให้หลักฐานว่า RPA ไม่ได้กระทำการอย่างเฉยเมย แต่กลับทำหน้าที่เป็นหน่วยที่ออกฤทธิ์ของนิวคลีเอส Dna2 โดยใช้กลไกเกตติ้ง ภายในเฟรมเวิร์กนี้ RPA อนุญาตให้ปล่อย ssDNA ที่ผูกไว้กับ Dna2 ในรูปแบบ ternary complex ที่สร้างโดย Dna2, RPA และ 5'-ssDNA

การศึกษายังเผยให้เห็นองค์ประกอบทรานส์แอคชั่นซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยส่วนต่อประสานสองมิติระหว่าง Dna2 และ RPA ซึ่งช่วยให้ Dna2 ใน DNA2-RPA-ssDNA ทั้งมวลมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุล RPA อื่น ๆ และเมื่อ RPA ถูก จำกัด หรือพบจะยังคงอยู่ กิจกรรมเต็มรูปแบบจนถึงโครงสร้างทุติยภูมิของ DNA นอกจากนี้ การศึกษายังรายงานการกลายพันธุ์ของ DNA2-dna2-AC กลายพันธุ์ซึ่งยับยั้งการทำงานขององค์ประกอบที่ทำหน้าที่ทรานส์และสนับสนุนกิจกรรมของเซลล์อย่างเต็มที่ แต่ส่งผลให้เกิดข้อบกพร่องที่สำคัญในการซ่อมแซม DSB ซึ่งอาจเนื่องมาจาก ความล้มเหลวในการถอดประกอบผลิตภัณฑ์กลางการรวมตัวใหม่ที่สำคัญ

โดยสรุป การศึกษานี้เสนอรูปแบบใหม่สำหรับการย่อย DNA สายเดี่ยวโดย Dna2-RPA complex ซึ่งปรับแต่งการทำงานทางชีวภาพของ RPA เพิ่มเติม

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

อาหารเสริม Cistanche:เสริมภูมิต้านทาน

หมายเหตุ: สมุนไพรจีนโบราณ cistanche (เรียกอีกอย่างว่า "สมุนไพรมังกร" และ "โสมทะเลทราย") เติบโตในทะเลทรายที่แห้งแล้งและอบอุ่นเท่านั้น ในฐานะหนึ่งในสมุนไพรอมตะทั้งเก้า Cistanche (cistanche tubulosa/cistanche deserticola/desertliving cistanche/cistanche salsa) มีส่วนผสมที่ทรงประสิทธิภาพมากมาย เช่น echinacoside, acteoside, ไกลโคไซด์ฟีนิลเลทานอยด์ทั้งหมด, ฟลาโวนอยด์, โพลีแซคคาไรด์ ฯลฯ ส่วนผสมที่มีประสิทธิภาพเหล่านี้ทำให้ซิสทานช์กลายเป็นสมุนไพร สมุนไพรบำรุงและวัสดุอาหารสำหรับภูมิคุ้มกันของผู้คน อวัยวะภายใน เซลล์สมองและเซลล์ประสาท ฯลฯ การศึกษาทางเภสัชวิทยาสมัยใหม่ได้ยืนยันผลของ cistanche (ประโยชน์ของ cistanche): ปรับปรุงภูมิคุ้มกัน; ปรับปรุงสมรรถภาพทางเพศและการทำงานของไต ป้องกันความเมื่อยล้า; ต่อต้านริ้วรอย; ปรับปรุงหน่วยความจำ โรคพาร์กินสัน; โรคอัลไซเมอร์; สารต้านอนุมูลอิสระ; สบายท้องผูก; ต้านการอักเสบ; ส่งเสริมการเจริญเติบโตของกระดูก ผิวขาว; ปกป้องตับ; เป็นต้น

ประโยชน์ของสารสกัดจาก cistanche: ปรับปรุงภูมิคุ้มกัน